飛機(jī)自動(dòng)化裝配工業(yè)機(jī)器人精度補(bǔ)償方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于航空制造業(yè)進(jìn)行柔性化自動(dòng)裝配、部件加工可以提高飛機(jī)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量可靠性。機(jī)器人的定位精度是反映機(jī)器人性能的一個(gè)重要指標(biāo)，由于在應(yīng)用中機(jī)器人實(shí)際的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)值與其名義值之間存在差異就不可避免地會(huì)產(chǎn)生定位誤差。盡管工業(yè)機(jī)器人通常具有較高的重復(fù)定位精度，但是它的絕對(duì)定位精度尚遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足飛機(jī)裝配對(duì)于高精度的要求，因此提高工業(yè)機(jī)器人的絕對(duì)定位精度是將工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于航空制造業(yè)需要首先突破的關(guān)鍵技術(shù)。本文在建立機(jī)器人定位誤

2、差模型的基礎(chǔ)上，提出了一種基于誤差相似度的權(quán)重度量的機(jī)器人精度補(bǔ)償方法，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)一步考慮環(huán)境溫度變化給機(jī)器人定位精度帶來的影響，提出了基于粒子群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人綜合精度補(bǔ)償方法，最后通過實(shí)驗(yàn)對(duì)以上提出的兩種精度補(bǔ)償方法進(jìn)行了驗(yàn)證。本文完成的主要工作有:
　　(1)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和誤差建模。采用經(jīng)典的D-H建模方法，建立了KUKA KR150-2型工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并進(jìn)行了正向和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。在運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)

3、上，基于微分變換思想建立了機(jī)器人定位誤差模型。同時(shí)考慮到建立機(jī)器人機(jī)座坐標(biāo)系引入的誤差，對(duì)機(jī)器人的定位誤差模型進(jìn)行了修正。
　　(2)提出了基于誤差相似度的權(quán)重度量的機(jī)器人精度補(bǔ)償方法。通過對(duì)機(jī)器人定位誤差模型進(jìn)行研究，提出了定位誤差相似度的概念，并在此基礎(chǔ)上提出了基于誤差相似度的權(quán)重度量的機(jī)器人精度補(bǔ)償方法，根據(jù)給定的最大允許誤差推導(dǎo)出了定位誤差間誤差相似度判定的充分條件。提出了最優(yōu)網(wǎng)格步長(zhǎng)的概念及其確定方法，并以KUKA KR

4、150-2型工業(yè)機(jī)器人為研究對(duì)象，通過實(shí)驗(yàn)確定了其最優(yōu)網(wǎng)格步長(zhǎng)。
　　(3)提出了基于粒子群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人綜合精度補(bǔ)償方法。在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粒子群優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上，研究了基于粒子群優(yōu)化算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理，并結(jié)合基于誤差相似度的權(quán)重度量的機(jī)器人精度補(bǔ)償方法，綜合考慮環(huán)境溫度變化對(duì)機(jī)器人的絕對(duì)定位精度的影響，提出了基于粒子群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人綜合精度補(bǔ)償方法。研究了驗(yàn)證神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型穩(wěn)定性和適用性的交叉驗(yàn)證方法，并結(jié)合飛機(jī)裝

5、配對(duì)定位精度要求很高的實(shí)際情況，在交叉驗(yàn)證常用衡量指標(biāo)的基礎(chǔ)上增加了新的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　(4)機(jī)器人定位精度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人工具參數(shù)標(biāo)定方法不能適應(yīng)高精度加工的要求，提出了基于間接測(cè)量法的工具參數(shù)標(biāo)定方法。研究了機(jī)器人自動(dòng)制孔系統(tǒng)中涉及的一系列坐標(biāo)系的確定方法，對(duì)坐標(biāo)系系統(tǒng)進(jìn)行了統(tǒng)一。在機(jī)器人空載的情況下，分別在大范圍區(qū)域和指定的小范圍區(qū)域?qū)谡`差相似度的權(quán)重度量的機(jī)器人精度補(bǔ)償方法進(jìn)行了驗(yàn)證。在裝載了末端執(zhí)行