【摘要】：近年來,世界各國對制造業(yè)的發(fā)展越來越重視,德國、美國、中國相繼提出“工業(yè)4.0計(jì)劃”、“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃”、“中國制造2025計(jì)劃”,將其作為本國重要決策為制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。而隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展,機(jī)器人的應(yīng)用范圍越來越廣,加工任務(wù)也越來越復(fù)雜,這就要求機(jī)器人具備較高的絕對定位精度來滿足制造行業(yè)發(fā)展的基本要求。在工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)和使用過程中,由于零件制造的不精確、裝配時(shí)不可避免的偏差以及使用過程中的磨損,這些誤差因素都將會(huì)直接對末端執(zhí)行器的位姿誤差產(chǎn)生影響。因此,為了提高機(jī)器人引導(dǎo)系統(tǒng)精度,對機(jī)器人引導(dǎo)系統(tǒng)的位姿校準(zhǔn)方法進(jìn)行了研究。首先,利用絕對關(guān)節(jié)測量臂和基于錐孔靶標(biāo)末的間接測量方法對機(jī)器人末端位姿進(jìn)行采集和計(jì)算,并將得到的位姿信息直接反饋;然后,結(jié)合參數(shù)連續(xù)的基于指數(shù)積公式的誤差模型識別出機(jī)器人實(shí)際運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù),并對機(jī)器人的位姿誤差進(jìn)行補(bǔ)償,從而達(dá)到提高機(jī)器人絕對精度的目標(biāo)。主要研究工作內(nèi)容如下:1)利用指數(shù)積相關(guān)的理論知識建立KUKA-kr5arc型工業(yè)機(jī)器人的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)指數(shù)積模型;2)在指數(shù)積模型的基礎(chǔ)上建立參數(shù)連續(xù)的誤差模型,并利用李群李代數(shù)的相關(guān)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)對誤差模型進(jìn)行化簡,從而減小了參數(shù)辨識過程中的計(jì)算量和復(fù)雜程度;3)研究機(jī)器人末端位姿和剛體位姿的間接測量方法,并提出一種基于錐孔靶標(biāo)的5點(diǎn)間接測量方法,解決直接對機(jī)器人位姿進(jìn)行測量過程復(fù)雜及姿態(tài)測量精度難以評價(jià)的問題;4)利用ROMER-RA7520型絕對關(guān)節(jié)臂測量機(jī)對機(jī)器人末端位姿進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并結(jié)合指數(shù)積模型對KUKA-kr5arc型工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行位姿校準(zhǔn)仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證該校準(zhǔn)方法的有效性和可行性。
【圖文】：

第 2 章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及誤差模型1ξ6ξ5ξ4ξ3ξ2ξSO(P)S12PSZSXSY5P3PTOTZTYTXTP圖 6 KR5arc 型工業(yè)機(jī)器人指數(shù)積坐標(biāo)系示意圖Fig.6 KR5arc type industrial robot index of the coordinate system

并擬合 3 個(gè)坐標(biāo)軸的方向矢量；最后，通過旋轉(zhuǎn)矩陣得到位姿參數(shù)。此方法不但操作過程繁瑣，還有可能引入很多不確定的誤差因素，導(dǎo)致數(shù)據(jù)可信度降低。因此，設(shè)計(jì)帶有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)錐孔的專用靶標(biāo)，將其作為工具安裝到機(jī)器人末端，以錐孔中心坐標(biāo)為原點(diǎn)構(gòu)建靶標(biāo)坐標(biāo)系，，標(biāo)定出靶標(biāo)坐標(biāo)系與法蘭盤坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，從而，將機(jī)器人末端位姿的高精度測量轉(zhuǎn)換為點(diǎn)坐標(biāo)的高精度測量，以間接測量方法代替了直接測量方法，解決直接進(jìn)行位姿測量過程復(fù)雜及姿態(tài)測量精度難以評價(jià)的問題，同時(shí)也簡化了機(jī)器人位姿數(shù)據(jù)采集的過程、節(jié)省了時(shí)間。為了能夠多次、靈活的使用錐孔靶標(biāo)，將靶標(biāo)分成三個(gè)獨(dú)立的部分進(jìn)行設(shè)計(jì)：連接桿、可以裝卸的標(biāo)準(zhǔn)錐孔和帶有螺紋孔的平板。1）連接桿的設(shè)計(jì)連接桿的作用是將帶有螺紋孔平板與 KR5arc 型工業(yè)機(jī)器人末端法蘭盤相連接。從 KR5arc 工業(yè)機(jī)器人規(guī)格中查閱到機(jī)器人法蘭盤的形狀和技術(shù)數(shù)據(jù)如圖 8 所示。
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2571031