串聯(lián)機器人軌跡誤差分析與實驗研究.pdf

1、串聯(lián)機器人的廣泛應用推動了現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，目前市場上串聯(lián)機器人的絕對定位精度、重復定位精度表現(xiàn)優(yōu)良，而其軌跡精度較差。作為多輸入輸出、時變耦合的復雜機電系統(tǒng)，串聯(lián)機器人的軌跡精度研究有待深入。本文以六自由度串聯(lián)機器人LR20為實驗對象，旨在對造成軌跡誤差的誤差源進行系統(tǒng)分析，對軌跡誤差進行實驗研究。
　　本文首先介紹了軌跡精度的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，總結(jié)了末端軌跡精度的影響因素。在建立LR20機器人運動學模型的基礎上，進行了正運動學

2、和逆運動學推導，其滿足Piper條件，逆解有實根。對造成末端軌跡誤差的諸多誤差源進行了分類，以結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差為主的靜態(tài)誤差源，可通過結(jié)構(gòu)參數(shù)辨識來消除其導致的軌跡誤差，并通過激光跟蹤儀對LR20機器人進行了參數(shù)辨識以及Matlab數(shù)值仿真進行了有效驗證。機器人運動中產(chǎn)生的柔性誤差和傳動裝置、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)產(chǎn)生的關節(jié)轉(zhuǎn)角誤差構(gòu)成的動態(tài)誤差源，對末端軌跡產(chǎn)生相互交織的復雜影響。通過關節(jié)力矩監(jiān)測實驗，驗證了關節(jié)驅(qū)動力矩和耦合力矩對結(jié)構(gòu)參數(shù)的

3、影響。響應時間實驗和大臂偏移量實驗則綜合驗證了這些動態(tài)誤差源對末端軌跡精度的重要影響。
　　為了對LR20機器人末端軌跡誤差進行實驗研究，搭建了激光跟蹤儀測量系統(tǒng);建立了軌跡誤差的動態(tài)模型，在對動、靜態(tài)誤差源分析的基礎上推導了誤差源的線性模型。依據(jù)機器人國標確定了最大試驗立方體的位置以及理論軌跡與實驗軌跡的誤差求解方法。對不同速度、負載下的典型軌跡誤差進行了實驗測量，結(jié)果表明:隨著速度增大，動態(tài)誤差源影響越大，軌跡精度也越差，而負