六自由度串聯(lián)機(jī)械臂仿真及精度可靠性研究.pdf

1、隨著工業(yè)機(jī)械臂的的發(fā)展，針對(duì)機(jī)械臂的研究也越來(lái)越多深入和廣泛。研究人員對(duì)機(jī)械臂的研究，很多情況下都是通過(guò)仿真模擬機(jī)械臂在使用過(guò)程中的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)機(jī)械臂相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。本文以六自由度串聯(lián)機(jī)械臂為研究對(duì)象，以分析六自由度串聯(lián)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和動(dòng)力學(xué)特性以及機(jī)械臂自身誤差因素對(duì)末端位姿精度的影響為研究目標(biāo)，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解和動(dòng)力學(xué)正反解進(jìn)行仿真分析，采用PD控制對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并設(shè)定機(jī)械臂誤差參數(shù)，利用D-H法，攝動(dòng)誤差建

2、模，蒙特卡洛方法，正態(tài)分布等方法分析機(jī)械臂位姿精度在誤差因素影響下的產(chǎn)生偏差和可靠性靈敏度，在整個(gè)研究過(guò)程中，取得了一些有益的研究成果。
　　為了分析機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，本文采用MATLAB/S imMechanics仿真模塊建立六自由度串聯(lián)機(jī)械臂仿真模型，并對(duì)模型進(jìn)行仿真分析。在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真研究過(guò)程中，省去了建立六自由度串聯(lián)機(jī)械臂的數(shù)學(xué)模型的過(guò)程，仿真分析六自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的過(guò)程變得簡(jiǎn)捷。在仿真分析過(guò)程中，通過(guò)

3、在六自由度串聯(lián)機(jī)械臂仿真模型上添加旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)角度信號(hào)求解末端位姿，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)正解仿真;通過(guò)在六自由度串聯(lián)機(jī)械臂仿真模型上添加末端位姿信號(hào)求解旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)角度，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)反解仿真;通過(guò)在六自由度串聯(lián)機(jī)械臂仿真模型上添加旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩信號(hào)求解旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)角度，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)正解仿真;通過(guò)在六自由度串聯(lián)機(jī)械臂仿真模型上添加旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)角度信號(hào)求解旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)反解仿真。并且采用獨(dú)立PD控制方式構(gòu)建六自由度串聯(lián)機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的控制器，通過(guò)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)

4、輸出角度變化情況，來(lái)觀察機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)情況。
　　為了探究機(jī)械臂自身誤差因素對(duì)機(jī)械臂末端影響，本文對(duì)六自由度串聯(lián)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的末端重復(fù)性精度可靠性進(jìn)行研究，分別利用坐標(biāo)變換和攝動(dòng)誤差建模的方式建立機(jī)械臂末端位置誤差和姿態(tài)誤差的數(shù)學(xué)模型，利用蒙特卡洛方法，通過(guò)MATLAB編寫(xiě)仿真程序，在運(yùn)用大量取樣并結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)分析出機(jī)械臂自身各個(gè)誤差因素對(duì)機(jī)械臂末端位姿造成的偏差量，并分析出末端位姿對(duì)自身各個(gè)因素的可靠性靈敏度，可靠性的分析在機(jī)械臂