【摘要】：混聯(lián)機器人綜合了串聯(lián)機器人與并聯(lián)機器人的優(yōu)點,具有剛度高,工作空間大,累積誤差小等特點。然而精度不足的問題依然是影響著混聯(lián)機器人不能推廣應用的關(guān)鍵,由于混聯(lián)機器人在加工和裝配時產(chǎn)生的誤差對機器人末端精度產(chǎn)生的影響均不是線性的,且極難測量,所以運動學標定的方法是提高混聯(lián)機器人末端精度的有效方法之一。本文以2RPU/UPR+RP型過約束混聯(lián)機器人作為研究對象,圍繞著混聯(lián)機器人誤差補償與標定問題進行了理論分析,仿真驗證以及實驗研究等工作。本文首先對2RPU/UPR+RP過約束混聯(lián)機器人進行運動學反解分析,隨后分析影響混聯(lián)機器人末端精度的26項幾何誤差的來源,并對提高混聯(lián)機器人精度的方法進行研究。為了方便混聯(lián)機器人的調(diào)試與分析誤差,基于Solidworks軟件的API接口進行混聯(lián)機器人的二次離線系統(tǒng)開發(fā),實現(xiàn)自動化裝配、修改位置信息和輸出文件等功能,為下一步的標定研究提供方便。其次,通過混聯(lián)機器人各誤差源對精度的影響系數(shù)分析,得出對混聯(lián)機器人末端位置影響較大的誤差參數(shù),并依此對混聯(lián)機器人首先進行零點位置誤差標定理論分析。分別采用基于閉環(huán)矢量鏈法和遺傳算法對并聯(lián)部分進行零點位置誤差標定理論分析,采用平面擬合的方法對串聯(lián)部分進行零點位置誤差標定,根據(jù)標定原理選用外部測量元件激光跟蹤儀器作為位姿測量儀器,并以三組算例進行仿真分析,驗證了基于遺傳算法的零點位置誤差辨識結(jié)果優(yōu)于基于閉環(huán)矢量鏈法辨識結(jié)果。再次,為進一步提高混聯(lián)機器人的末端定位精度,對混聯(lián)機器人進行全標定分析,同樣分別采用基于閉環(huán)矢量鏈法和遺傳算法對并聯(lián)部分進行全標定理論分析,采用軸線擬合的方法對串聯(lián)部分進行全標定理論分析。通過對誤差補償原理的研究,采用修正運動學參數(shù)的方法對本文研究的混聯(lián)機器人進行誤差補償,并給出一組仿真算例進行驗證。最后,基于FAGOR CNC8070控制器搭建了混聯(lián)機器人的控制系統(tǒng),并進行控制器參數(shù)的調(diào)整、運動學算法的嵌入以及反向間隙的補償。使用Leica AT901激光跟蹤儀對混聯(lián)機器人進行標定實驗,通過遺傳算法辨識出誤差參數(shù)并補償至運動學參數(shù)中。根據(jù)國家標準,使用安捷倫5529A激光干涉儀對混聯(lián)機器人的X軸、Y軸和Z軸展開精度測量實驗。通過測量實驗得到的數(shù)據(jù)分析,經(jīng)過標定后混聯(lián)機器人的定位精度與重復定位精度均有不同程度的提高,并加工了兩組零件。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242
【圖文】：

燕山大學工程碩士學位論文1.2.1 串聯(lián)機器人發(fā)展現(xiàn)狀工業(yè)市場上常見的機器人為串聯(lián)機器人，其特點是工作空間大，末端關(guān)節(jié)運動靈活，且應用技術(shù)成熟。如圖 1-1 所示為 Scara 串聯(lián)機器人[16]，其由 3 個相互平行的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及 1 個直線移動關(guān)節(jié)組成，其運行精度高，工作空間大，可實現(xiàn)空間內(nèi)的 3個移動自由度和 1 個轉(zhuǎn)動自由度，由于其速度快，成本低等特點，往往被應用在 PCB板的搬運、藥品的搬運等場合。如圖 1-2 所示為空間 6 自由度機器人[17]，其由 6 個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，在工作空間中可實現(xiàn) 3 個移動和 3 個轉(zhuǎn)動。在工業(yè)應用中通常根據(jù)負載能力對串聯(lián)機器人進行分類，負載較大的機器人往往被應用在汽車生產(chǎn)線上。如圖 1-3 所示是具有 7 個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的串聯(lián)機器人[18]，相對于傳統(tǒng)的 6 關(guān)節(jié)型機器人，該種機器人運動靈活度更高。如圖 1-4 所示是新松機器人公司研發(fā)的蛇型機器人，它含有 12 個運動關(guān)節(jié)，可以靈活的規(guī)避空間中的障礙，該種特種機器人適合于空間抓取等作業(yè)。

燕山大學工程碩士學位論文1.2.1 串聯(lián)機器人發(fā)展現(xiàn)狀工業(yè)市場上常見的機器人為串聯(lián)機器人，其特點是工作空間大，末端關(guān)節(jié)運動靈活，且應用技術(shù)成熟。如圖 1-1 所示為 Scara 串聯(lián)機器人[16]，其由 3 個相互平行的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及 1 個直線移動關(guān)節(jié)組成，其運行精度高，工作空間大，可實現(xiàn)空間內(nèi)的 3個移動自由度和 1 個轉(zhuǎn)動自由度，由于其速度快，成本低等特點，往往被應用在 PCB板的搬運、藥品的搬運等場合。如圖 1-2 所示為空間 6 自由度機器人[17]，其由 6 個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，在工作空間中可實現(xiàn) 3 個移動和 3 個轉(zhuǎn)動。在工業(yè)應用中通常根據(jù)負載能力對串聯(lián)機器人進行分類，負載較大的機器人往往被應用在汽車生產(chǎn)線上。如圖 1-3 所示是具有 7 個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的串聯(lián)機器人[18]，相對于傳統(tǒng)的 6 關(guān)節(jié)型機器人，該種機器人運動靈活度更高。如圖 1-4 所示是新松機器人公司研發(fā)的蛇型機器人，它含有 12 個運動關(guān)節(jié)，可以靈活的規(guī)避空間中的障礙，該種特種機器人適合于空間抓取等作業(yè)。

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本文編號：2714378