六自由度串聯(lián)機械臂仿真及精度可靠性研究.pdf

1、隨著工業(yè)機械臂的的發(fā)展，針對機械臂的研究也越來越多深入和廣泛。研究人員對機械臂的研究，很多情況下都是通過仿真模擬機械臂在使用過程中的動態(tài)性能，對機械臂相關數(shù)據(jù)進行分析研究。本文以六自由度串聯(lián)機械臂為研究對象，以分析六自由度串聯(lián)機械臂運動學特性和動力學特性以及機械臂自身誤差因素對末端位姿精度的影響為研究目標，對機械臂進行運動學正反解和動力學正反解進行仿真分析，采用PD控制對機械臂進行仿真實驗，并設定機械臂誤差參數(shù)，利用D-H法，攝動誤差建

2、模，蒙特卡洛方法，正態(tài)分布等方法分析機械臂位姿精度在誤差因素影響下的產生偏差和可靠性靈敏度，在整個研究過程中，取得了一些有益的研究成果。
　　為了分析機械臂運動學和動力學，本文采用MATLAB/S imMechanics仿真模塊建立六自由度串聯(lián)機械臂仿真模型，并對模型進行仿真分析。在運動學和動力學仿真研究過程中，省去了建立六自由度串聯(lián)機械臂的數(shù)學模型的過程，仿真分析六自由度機械臂運動學和動力學的過程變得簡捷。在仿真分析過程中，通過

3、在六自由度串聯(lián)機械臂仿真模型上添加旋轉關節(jié)角度信號求解末端位姿，實現(xiàn)運動學正解仿真;通過在六自由度串聯(lián)機械臂仿真模型上添加末端位姿信號求解旋轉關節(jié)角度，實現(xiàn)運動學反解仿真;通過在六自由度串聯(lián)機械臂仿真模型上添加旋轉關節(jié)驅動力矩信號求解旋轉關節(jié)角度，實現(xiàn)動力學正解仿真;通過在六自由度串聯(lián)機械臂仿真模型上添加旋轉關節(jié)角度信號求解旋轉關節(jié)驅動力矩，實現(xiàn)動力學反解仿真。并且采用獨立PD控制方式構建六自由度串聯(lián)機械臂各個關節(jié)的控制器，通過旋轉關節(jié)

4、輸出角度變化情況，來觀察機械臂運動情況。
　　為了探究機械臂自身誤差因素對機械臂末端影響，本文對六自由度串聯(lián)機械臂運動過程中的末端重復性精度可靠性進行研究，分別利用坐標變換和攝動誤差建模的方式建立機械臂末端位置誤差和姿態(tài)誤差的數(shù)學模型，利用蒙特卡洛方法，通過MATLAB編寫仿真程序，在運用大量取樣并結合統(tǒng)計學分析出機械臂自身各個誤差因素對機械臂末端位姿造成的偏差量，并分析出末端位姿對自身各個因素的可靠性靈敏度，可靠性的分析在機械臂