工業(yè)機(jī)器人柔性動(dòng)態(tài)誤差分析及補(bǔ)償策略研究
本文關(guān)鍵詞:工業(yè)機(jī)器人柔性動(dòng)態(tài)誤差分析及補(bǔ)償策略研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:隨著工業(yè)機(jī)器人在輕質(zhì)、高速、重載和高精度等工程技術(shù)方面的發(fā)展,對由于柔性引起的機(jī)器人動(dòng)態(tài)誤差的研究越來越多。單純的將連桿和關(guān)節(jié)視作剛性體的研究仿真已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)對機(jī)器人的要求。基于機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型建立的動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償系統(tǒng)難以對機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,大多都是停留在理論研究的層面上。本文利用仿真得到的動(dòng)態(tài)誤差數(shù)據(jù),反向建立基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人誤差補(bǔ)償模型,用以補(bǔ)償機(jī)器人柔性引起的動(dòng)態(tài)誤差。本文首先建立機(jī)器人剛性體模型,對其進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和仿真,分析了不同負(fù)載對機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)力和力矩的影響,得到了機(jī)器人末端理論的位置數(shù)據(jù);然后建立機(jī)器人剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型,利用假設(shè)模態(tài)法對拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了離散化處理,對系統(tǒng)整體的動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了數(shù)值仿真,得到了機(jī)器人剛?cè)狁詈夏P拖虏煌?fù)載的末端誤差曲線;利用ANSYS和ADAMS軟件聯(lián)合仿真,抽取了腰部關(guān)節(jié)、大臂、肩部關(guān)節(jié)、小臂的六階模態(tài),導(dǎo)入到ADAMS軟件中建立了機(jī)器人剛?cè)狁詈系姆抡婺P?分析了關(guān)節(jié)受力和力矩,并與剛性體模型做了對比,研究了關(guān)節(jié)加速度和負(fù)載對機(jī)器人末端軌跡的影響,提取了動(dòng)態(tài)誤差的數(shù)據(jù)。最后將得到的誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,整理成輸入樣本矩陣和目標(biāo)樣本矩陣,建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),利用它對樣本進(jìn)行了訓(xùn)練,得到了動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償系統(tǒng),通過對新樣本的仿真,得到的輸出與目標(biāo)輸出的誤差很小,驗(yàn)證了補(bǔ)償器的正確性,取得了較好的效果。
【關(guān)鍵詞】:動(dòng)態(tài)誤差 誤差補(bǔ)償 剛?cè)狁詈?/strong> 聯(lián)合仿真 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】:燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:TP242.2
【目錄】:
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 第1章 緒論10-17
- 1.1 課題研究背景及意義10-11
- 1.2 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及現(xiàn)狀11-16
- 1.2.1 概述11
- 1.2.2 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀11-15
- 1.2.3 工業(yè)機(jī)器人動(dòng)態(tài)誤差研究現(xiàn)狀15-16
- 1.3 本文研究的主要內(nèi)容16-17
- 第2章 機(jī)器人剛體模型運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)分析及仿真17-33
- 2.1 引言17
- 2.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析17-26
- 2.2.1 機(jī)器人連桿坐標(biāo)系和連桿參數(shù)的確定17-19
- 2.2.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解19-21
- 2.2.3 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)反解21-23
- 2.2.4 機(jī)器人雅可比矩陣23-26
- 2.3 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析26-28
- 2.4 剛性體模型仿真分析28-32
- 2.4.1 機(jī)器人三維模型的建立28
- 2.4.2 剛體模型運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真28-29
- 2.4.3 剛體模型動(dòng)力學(xué)仿真29-32
- 2.5 本章小結(jié)32-33
- 第3章 機(jī)器人剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模33-46
- 3.1 引言33
- 3.2 建模的理論基礎(chǔ)和方法33-36
- 3.2.1 非線性有限元法34
- 3.2.2 附加初始應(yīng)力幾何剛度法34-35
- 3.2.3 幾何非線性法35
- 3.2.4 子系統(tǒng)法35
- 3.2.5 有限段法35-36
- 3.3 動(dòng)力學(xué)方程的建立36-37
- 3.3.1 牛頓-歐拉方法36
- 3.3.2 拉格朗日方程36
- 3.3.3 Kane方程36
- 3.3.4 Hamilton原理36-37
- 3.4 剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)建模37-43
- 3.4.1 剛性子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程38
- 3.4.2 柔性子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程38-39
- 3.4.3 動(dòng)力學(xué)方程的離散39-42
- 3.4.4 系統(tǒng)整體的動(dòng)力學(xué)方程42-43
- 3.5 數(shù)值仿真分析43-45
- 3.6 本章小結(jié)45-46
- 第4章 剛?cè)狁詈夏P头抡婕罢`差數(shù)據(jù)提取46-61
- 4.1 引言46
- 4.2 ANSYS與ADAMS聯(lián)合仿真敘述46-50
- 4.2.1 ANSYS軟件概述及其優(yōu)點(diǎn)46-47
- 4.2.2 ADAMS軟件概述及其優(yōu)點(diǎn)47-49
- 4.2.3 ANSYS與ADAMS聯(lián)合仿真優(yōu)勢49-50
- 4.3 剛?cè)狁詈夏P头抡?/span>50-59
- 4.3.1 機(jī)器人模型關(guān)鍵部件的柔性化50-54
- 4.3.2 剛?cè)狁詈夏P蛣?dòng)力學(xué)仿真54-56
- 4.3.3 剛?cè)狁詈夏P瓦\(yùn)動(dòng)學(xué)仿真56-57
- 4.3.4 不同工況條件對機(jī)器人末端誤差的影響57-59
- 4.4 機(jī)器人末端誤差數(shù)據(jù)的提取59
- 4.5 本章小結(jié)59-61
- 第5章 機(jī)器人柔性引起的動(dòng)態(tài)誤差分析及補(bǔ)償61-69
- 5.1 引言61-62
- 5.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述62-64
- 5.2.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型62-63
- 5.2.2 常用的神經(jīng)元激勵(lì)函數(shù)63
- 5.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類63-64
- 5.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償器設(shè)計(jì)64-66
- 5.3.1 動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償器控制模型64
- 5.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)64-66
- 5.4 動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償器的訓(xùn)練與仿真66-68
- 5.5 本章小結(jié)68-69
- 結(jié)論69-70
- 參考文獻(xiàn)70-73
- 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果73-74
- 致謝74
【相似文獻(xiàn)】
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本文關(guān)鍵詞:工業(yè)機(jī)器人柔性動(dòng)態(tài)誤差分析及補(bǔ)償策略研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
,本文編號:426621
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