6自由度机器人位姿误差建模与补偿方法研究

摘要

随着科学技术的发展，工业机器人得到了越来越广泛地应用。在机器人各项性能指标中，精度是一个重要的性能指标，精度的高低直接影响到机器人的应用。提高工业机器人的位姿精度已经成为一个亟待解决的问题。 本文以6自由度机器人为研究对象，以提高机器人末端位姿精度为目的，以欧德吉JLRB20型机器人为原型，对6自由度机器人位姿误差建模与补偿方法展开了深入研究。首先介绍了机器人的运动学基础，对机器人进行了正逆运动学分析和雅可比矩阵求解。分析了6自由度机器人的位姿误差来源，并基于修正D-H模型（MD-H）建立了机器人的误差模型。本文考虑到机器人关节柔性，对机器人柔性关节进行适度简化，基于拉格朗日方法建立了机器人动力学模型，从中得出了机器人关节动态误差。为了避免直接求解辨识方程，本文采用遗传算法对误差模型进行参数辨识。最后，考虑到基于误差模型的位姿误差补偿的一些不足，本文利用神经网络的映射能力，采用BP神经网络完成位姿误差补偿。 为了验证误差建模和位姿补偿的正确性，本文在MATLAB上对误差模型参数辨识和位姿误差补偿过程进行仿真。仿真结果显示，采用BP神经网络进行误差补偿后，位姿误差大幅度减小，说明该补偿方法是有效的。

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