面向高精度應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)誤差建模與標(biāo)定.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電氣等領(lǐng)域，其替代人工進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)是未來(lái)制造業(yè)深度智能化發(fā)展的趨勢(shì)。然而，高精度的工程應(yīng)用需求對(duì)現(xiàn)有的機(jī)器人技術(shù)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，大量學(xué)術(shù)界及業(yè)內(nèi)的研究人員一直嘗試通過(guò)各種技術(shù)手段和方法提高機(jī)器人系統(tǒng)的精度。本文針對(duì)機(jī)器人的高精度應(yīng)用中存在的問(wèn)題，重點(diǎn)研究提高機(jī)器人本體運(yùn)動(dòng)學(xué)精度與工作單元（工具中心點(diǎn)和工件坐標(biāo)系）精度的方法和途徑，具體涉及到系統(tǒng)的誤差建模、運(yùn)動(dòng)學(xué)本體標(biāo)定與平板重標(biāo)定、機(jī)器人工作單元

2、標(biāo)定等。
　　首先，介紹了機(jī)器人系統(tǒng)中常見(jiàn)的坐標(biāo)系概念，分析了本體運(yùn)動(dòng)學(xué)與工作單元的誤差來(lái)源，探討了系統(tǒng)誤差對(duì)不同的編程方式的影響。通過(guò)機(jī)器人 D-H模型參數(shù)建立了運(yùn)動(dòng)傳遞矩陣，然后通過(guò)傳遞矩陣串聯(lián)相乘得到機(jī)器人前向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，計(jì)算了模型的位置誤差向量和對(duì)應(yīng)的偏微分。針對(duì)機(jī)器人工作單元，建立了基于工件坐標(biāo)系的空間位置到機(jī)器人基座標(biāo)系的映射等式。
　　其次，根據(jù)建立的誤差模型，提出了基于平板設(shè)備的機(jī)器人標(biāo)定系統(tǒng)。以ABB IR

3、B120作為待標(biāo)定機(jī)器人，平板作為測(cè)量設(shè)備，通過(guò)平板 APP感應(yīng)機(jī)器人的碰觸，記錄平板位置信息，并利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)平板與機(jī)器人控制柜的數(shù)據(jù)交互。運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方面，利用常規(guī)的 L-M算法優(yōu)化了模型參數(shù)?？紤]平板設(shè)備的測(cè)量精度問(wèn)題，提出了基于平板重標(biāo)定的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定算法，依次通過(guò)粗標(biāo)機(jī)器人，標(biāo)定平板設(shè)備，重標(biāo)定機(jī)器人實(shí)現(xiàn)。機(jī)器人工作單元方面，依次通過(guò)工件坐標(biāo)系轉(zhuǎn)角標(biāo)定，工具中心點(diǎn)標(biāo)定和工件坐標(biāo)系原點(diǎn)偏移標(biāo)定實(shí)現(xiàn)，然后通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)換CAD模具完成標(biāo)

4、定工作單元向真實(shí)工作單元的轉(zhuǎn)換。
　　再次，對(duì)平板設(shè)備作了誤差評(píng)估，建立了測(cè)量誤差模型并用于機(jī)器人系統(tǒng)標(biāo)定仿真分析，驗(yàn)證了算法可行性。對(duì)于運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定，著重分析了算法的穩(wěn)健性和抗干擾能力，對(duì)于機(jī)器人工作單元標(biāo)定，著重探討了平板設(shè)備的誤差對(duì)不同標(biāo)定變量的影響差異，用于幫助認(rèn)識(shí)標(biāo)定方法的局限性與指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用中平板設(shè)備的選擇。
　　最后，對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)施了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了實(shí)際情況下標(biāo)定算法的有效性和穩(wěn)定性，評(píng)估了實(shí)際標(biāo)定算法可達(dá)到的