高速SCARA工业机器人的静态误差和动态误差模型研究

摘要

本文以SCARA工业机器人为研究对象,以高速高精度性能为研究目标,分析了国内外研究现状,应用旋量理论对系统进行建模,具体研究内容如下:
　　 分析影响工业机器人末端执行器位姿精度的误差源,把影响位姿精度的各种因素归纳为静态误差因素和动态误差因素,然后利用旋量理论进行误差建模。给定两种实际应用条件下的空间曲线,作为工业机器人的目标轨迹,根据工业机器人逆运动学求解各个关节的转动角度随时间的变化关系,建立工业机器人的运动学正解模型,在matlab中仿真得到工业机器人在空间运动的理论轨迹。
　　 根据建好的静态误差模型分析垂直度误差、关节的转动角度误差、杆件高度误差、连杆的长度误差等对工业机器人的末端执行器的位姿精度影响;采用二维离散变量法表示影响静态精度的误差参数,建立工业机器人末端执行器轨迹的误差空间;通过差异化对比的方法,分析在各误差源的影响下SCARA工业机器人末端执行器的位姿误差。
　　 把工业机器人杆件受到的重力、惯性力、离心力当作外力,系统变成静力系统,应用拉格朗日方程和旋量理论分析SCARA工业机器人的动力学方程和柔性变形,建立工业机器人的动态误差模型。用matlab编制应用程序分析杆件的柔性变形对末端执行器的位姿精度影响。
　　 通过对SCARA机器人运动学和动力学进行分析以及模拟仿真的结果说明,在SCARA工业机器人的结构设计以及关节装配过程中,通过改进工业机器人的设计和优化机器人的结构模型,可以达到降低末端执行器位姿误差的效果,从而提高机器人末端执行器的位姿精度,为实际应用中SCARA工业机器人设计制造以及装配提供有效的理论支持。