选择顺应性装配机械臂精度分析

摘要

精度是衡量工业机器人性能的重要指标之一，对机器人执行工作起到至关重要的作用。我国工业机器人起步较晚，在精度设计方面与国外有较大的差距，研究影响机器人精度的因素，分析不同误差源对精度的影响方式有着重要意义。本文以SCARA工业机器人为研究对象，分析末端精度与误差源的关系。主要研究工作如下:
　　针对机器人输出关节位姿与输入关节位姿关系，建立SCARA工业机器人基于D-H坐标系的齐次变换方程，并与仿真对比，验证了运动学方程的正确性。针对各种误差带来的关节位移，建立基于关节微分位移量的误差模型，为进一步精度分析奠定基础。
　　为找出结构参数与精度的关系，在固定位置处对每一结构参数单独分析，结果表明，固定位置处，结构参数只影响位置精度变化，而对姿态精度的影响并无变化;为寻求位置参数与精度的关系，针对主要关节转动量参数进行了分析，结果表明，只有目标关节之后的位置参数对末端精度产生影响。
　　为分析结构变形对末端精度的影响，使用虚拟样机进行仿真，通过分析末端理论位置与实际位置的偏差，可得到机器人在空载状态下及载重时，其结构变形对精度影响明显不同这一结论。为解决因结构变形造成的精度下降的问题，进行了基于轨迹规划的误差补偿，仿真结果表明，轨迹规划误差补偿方法是一种提高机器人运行精度行之有效的方法。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 工业机器人的发展简介

1．2 选择顺应性装配机械臂国内外研究现状

1．3 SCARA工业机器人核心技术

1．4 国内外工业机器人精度研究现状

1．4．1 误差源分析

1．4．2 工业机器人精度研究现状

1．5 本文研究内容

第2章 SCARA机器人运动学分析

2．1．1 D-H坐标系基础理论

2．1．2 SCARA工业机器人D-H坐标系的建立

2．2 表达位姿关系的齐次变换

2．2．1 齐次变换矩阵

2．2．2 SCARA机器人齐次变换矩阵的建立

2．3 运动仿真与理论计算对比分析

2．4 MATLAB位移计算程序

第3章 SCARA工业机器人误差建模

3．1 误差因素向关节转化的理论基础

3．2 微分变换矩阵

3．3 关节误差对末端执行器精度的影响

3．4 SCARA机器人误差模型

4．1 概述

4．2 结构参数对末端执行器的影响分析

4．2．1 关节一误差下的末端精度与结构参数关系

4．2．2 关节二误差下的末端精度与结构参数关系

4．2．3 关节三误差下的末端精度与结构参数关系

4．3 位姿参数对末端执行器的影响分析

4．3．1 关节一误差下的大小臂位置与末端精度关系

4．3．2 关节二误差下的大小臂位置与末端精度关系

4．4 关节误差对末端执行器精度影响的敏感度分析

4．4．1 机器人取件极限工作位置敏感度分析

4．4．2 极限工作位置误差敏感度分析

4．5 精度综合分析

4．6 小结

第5章 基于ADAMS的刚柔SCARA工业机器人误差仿真

5．1 ADAMS简介

5．2 空载刚柔机器人误差仿真

5．2．1 运行仿真设置

5．2．2 仿真结果与分析

5．3 加载后的刚柔机器人位置误差仿真与分析

5．4 小结

第6章 基于ADAMS轨迹规划的误差补偿

6．1 误差补偿原理

6．2 基于ADAMS的误差补偿方法

6．2．1 运动学逆解问题

6．2．2 ADAMS误差补偿流程

6．3 SCARA机器人误差补偿仿真

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢