Delta并聯(lián)機(jī)器人的誤差分析與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法研究.pdf

1、并聯(lián)機(jī)器人因?yàn)槠鋭偠却?、自重小、?dòng)力性能好等優(yōu)點(diǎn)，各行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，本文以Delta并聯(lián)機(jī)器人為對(duì)象，針對(duì)其誤差問(wèn)題進(jìn)行研究與補(bǔ)償。
　　首先，對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析，運(yùn)動(dòng)學(xué)模型是機(jī)器人控制與誤差計(jì)算仿真的基礎(chǔ)。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，通過(guò)空間幾何方法求得Delta機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)位置正解與逆解，在此基礎(chǔ)上求解出機(jī)器人的雅克比矩陣;針對(duì)帶有誤差的機(jī)構(gòu)，利用幾何變量將原始誤差參數(shù)表示出來(lái)，通過(guò)建立空間矢量鏈，求得了原始誤差參數(shù)至末端操作器誤差

2、之間的誤差傳遞系數(shù)矩陣，即建立了機(jī)器人誤差數(shù)學(xué)模型。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，基于Matlab程序進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真數(shù)值計(jì)算，同時(shí)通過(guò)虛擬樣機(jī)軟件Adams仿真分析，對(duì)Matlab運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，并進(jìn)行了誤差靈敏度分析，在此基礎(chǔ)上分析各支鏈原始誤差對(duì)末端誤差的影響。
　　然后，提出一套基于單目視覺的誤差補(bǔ)償方法。基于視覺成像理論，通過(guò)單目相機(jī)與標(biāo)定板相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的誤差測(cè)量。采用空間插值方法計(jì)算機(jī)器人在工作空間中的誤差值，該

3、方法假定工作空間內(nèi)的機(jī)器人誤差矢量具有一定的連續(xù)與光滑特性，通過(guò)預(yù)先測(cè)量出指定空間區(qū)域內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的誤差信息，對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡上的誤差進(jìn)行插值計(jì)算。根據(jù)計(jì)算的誤差值，利用雅克比矩陣對(duì)機(jī)構(gòu)末端位置誤差進(jìn)行補(bǔ)償。利用運(yùn)動(dòng)學(xué)模型對(duì)誤差補(bǔ)償方法進(jìn)行數(shù)值仿真，驗(yàn)證該誤差補(bǔ)償方案的可行性。
　　隨后，為驗(yàn)證標(biāo)定方案效果，搭建了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，通過(guò)Labview將誤差補(bǔ)償方法集成在上位機(jī)中，采用了單目視覺與標(biāo)定板相結(jié)合的測(cè)量方式，利用雅克比矩陣與空間節(jié)點(diǎn)

4、插值方法對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)工作，有效的改善了機(jī)器人的精度。
　　最后，基于KED理論對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)提出假設(shè)，選用2節(jié)點(diǎn)12自由度空間梁?jiǎn)卧?，采用有限元方法針?duì)Delta機(jī)器人平行四邊形從動(dòng)臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，推導(dǎo)出支鏈的彈性動(dòng)力學(xué)方程，通過(guò)裝配矩陣最終形成整個(gè)機(jī)構(gòu)的控制方程，利用Matlab編寫相應(yīng)程序，并通過(guò)NEWMARK積分方法對(duì)控制方程求解，計(jì)算出機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)軌跡下的彈性誤差情況，通過(guò)引入傅里葉函數(shù)修正，降低其在運(yùn)動(dòng)中的彈性誤