基于拉線傳感器的工業(yè)機器人標定系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著國內(nèi)工業(yè)機器人應用范圍的不斷擴大和完成復雜任務的需要，機器人的精度要求越來越高。機器人標定能夠在不改變機械本體結(jié)構(gòu)和設計的前提下，以最小的代價提高機器人的精度。本文研制了一套基于拉線式位移傳感器的工業(yè)機器人標定系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠用來標定機器人的關(guān)節(jié)零位、幾何誤差及機械傳動誤差，并能完成機器人標定后的位置性能測試。
　　為了研究不同模型的參數(shù)對工業(yè)機器人精度的影響，以OTC六自由度弧焊機器人為原型建立了DH模型、MD-H模型、簡化

2、的D-H模型和帶關(guān)節(jié)變量比例系數(shù)k的D-H模型?；谶@四種不同的運動學模型建立了該機器人距離誤差模型，形成多種參數(shù)辨識及補償算法?；谝陨纤惴?，在MATLAB中設計了工業(yè)機器人的參數(shù)辨識軟件。最后將辨識的參數(shù)補償?shù)竭\動學模型再用原數(shù)據(jù)重新求距離誤差，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)：關(guān)節(jié)變量比例系數(shù)k的引入對于提高機器人精度有很大作用，而關(guān)節(jié)變量的比例系數(shù)k正反映了各關(guān)節(jié)的機械傳動誤差。
　　結(jié)合當前已有的機器人外部測量產(chǎn)品的性能指標，提出本標定系統(tǒng)

3、的設計指標，并進行了系統(tǒng)方案設計。為了滿足機器人工作空間內(nèi)的大范圍測量同時保證系統(tǒng)的經(jīng)濟性，采用了拉線式位移傳感器。該傳感器原則上只能測量直線位移，為了測量空間任意位置設計了一種滑輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)和拉線適配器。利用研華采集卡PCI1784U的X4編碼模式，將編碼器的信號四倍頻細分，從而進一步提高了系統(tǒng)的測量精度。推導了本標定系統(tǒng)測試的數(shù)學模型，并根據(jù)本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性，設計了簡單獨特的解復雜非線性方程的方法，解方程時計算迭代次數(shù)不超過4次，將解

4、方程的效率提高了15倍。
　　在標定系統(tǒng)數(shù)學模型的基礎上建立系統(tǒng)誤差模型，分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)測量精度的影響，并以此確定系統(tǒng)的機構(gòu)參數(shù)的大小，畫出了標定系統(tǒng)的整個測量空間。從轉(zhuǎn)向輪半徑誤差、轉(zhuǎn)向軸的回轉(zhuǎn)精度、拉線傳感器測量誤差、部分機構(gòu)受力變形誤差和拉爪軸線不重合度誤差五個主要方面分析了標定系統(tǒng)的空間測量誤差，證明系統(tǒng)的綜合設計精度可以達到0.14mm。
　　完成了標定系統(tǒng)的搭建，包括本體裝配、硬件接線及用labview