关节型工业机器人定位精度分析及误差补偿研究

摘要

随着“中国制造2025”的提出，自动化和智能化正在迅速取代原有的工业生产方式。作为柔性自动化生产的主要生产工具，关节型工业机器人的性能指标，尤其是精度指标，直接决定着生产线的自动化程度、生产效率和产品质量。精度问题是机器人领域的研究热点也是难点，本文以最具代表性的四自由度新型混联码垛机器人为研究对象，从运动学误差模型入手，分别对由静态误差因素和动态误差因素引起的机器人定位误差进行了分析，并提出了对应的定位误差补偿方法。具体的研究内容主要体现在以下几个方面：　　在运动学误差模型的建立中，详细介绍了用于旋转关节的MDH模型，并运用此模型推导了新型混联码垛机器人的正、逆运动学方程。同时，提出了“5-3-5”轨迹规划法，并在MATLAB中编写了新型混联码垛机器人的“5-3-5”轨迹规划程序。最后在LMS Virtual.lab Motion中完成了“5-3-5”轨迹规划的运动学仿真，验证了MDH模型理论推导的正确性，为建立机器人运动学误差模型提供了理论依据。　　在静态误差分析中，针对机器人全局性定位精度分析及误差评定问题，提出了概率精度指标，建立了基于MDH模型的机器人定位误差模型，编写了基于概率精度法的机器人全局性定位精度分析MATLAB程序。最后采用概率精度法完成了机器人全局性定位精度预估以及各误差源的敏感度分析，为机器人最优工作点的选取，各连杆加工精度等级和装配工艺的设计制定以及误差补偿提供了理论依据和相应的误差数据。　　在动态误差分析中，运用LMS Virtual.lab Motion软件，建立了新型混联码垛机器人的刚柔耦合动态误差分析模型，并采用控制变量法的思想，分批、分步对误差模型进行了仿真计算，然后通过数据整合计算，得到了不同载荷条件下机器人整个工作空间内的动态定位误差。　　最后，根据误差独立作用原则，对机器人静态误差和动态误差进行了综合。以空间网格精度补偿法为基础提出了空间网格精度迭代补偿法，并将文中提出的各种算法和误差数据库嵌入到MATLAB GUI界面中，开发了新型混联码垛机器人轨迹规划及定位误差补偿界面。实例运行结果显示定位误差补偿效果良好，为实际操作中提高机器人定位精度提供了有效方法。

目录

声明

1. 绪 论

1.1引言

1.2课题研究背景及意义

1.3影响关节型工业机器人定位精度的主要因素

1.4国内外研究现状

1.5本课题的主要研究内容

2. 基于MDH模型的机器人运动学分析与仿真

2.1引言

2.2新型混联码垛机器人结构简介

2.3 DH模型与MDH模型