基于D-H參數(shù)精確標(biāo)定的工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)剛度辨識.pdf

1、重大裝備制造業(yè)一直是近年來研究的熱點問題，在國家“十二五”規(guī)劃中，高端裝備制造業(yè)已經(jīng)被列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。目前我國正在大力發(fā)展的大型裝備建設(shè)項目，如大型飛機(jī)、航空母艦、高鐵技術(shù)、大型遠(yuǎn)洋工程、核電工程等，它們都具有裝置龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高、制造難度大等特點，傳統(tǒng)加工制造方法難以滿足其要求，必須借助精密在線測量與控制補(bǔ)償技術(shù)來實現(xiàn)。本文所屬課題以大型球狀工件復(fù)雜孔系制造作為研究背景，提出了基于工業(yè)機(jī)器人并結(jié)合攝影測量系統(tǒng)、導(dǎo)軌、

2、傾角儀等儀器裝備的在線測量與控制補(bǔ)償系統(tǒng)。
　　工業(yè)機(jī)器人在進(jìn)行作業(yè)時，末端往往會夾持一些執(zhí)行器，受到設(shè)備重力和與工件間的接觸作用力的影響，機(jī)器人末端會產(chǎn)生變形，使實際到達(dá)位姿與期望位姿之間存在偏差，降低了機(jī)器人的定位精度。本文針對負(fù)載影響機(jī)器人定位精度的情況，開展了對機(jī)器人末端變形的研究。
　　1.分析了實驗用的KUKA-arc5工業(yè)機(jī)器人，對其結(jié)構(gòu)特點以及運動方式做了詳細(xì)的介紹，運用經(jīng)典 DH模型通過齊次變換矩陣建立了機(jī)

3、器人的運動學(xué)方程，在DH模型的基礎(chǔ)上，對機(jī)器人正運動學(xué)和逆運動學(xué)進(jìn)行求解，并開展了對機(jī)器人微分運動學(xué)的研究，分析了機(jī)器人關(guān)節(jié)速度與末端操作速度的映射—雅克比矩陣以及其轉(zhuǎn)置矩陣力雅克比矩陣，通過矢量積分法詳細(xì)推導(dǎo)了機(jī)器人雅克比矩陣。
　　2.開展了對工業(yè)機(jī)器人標(biāo)定技術(shù)的研究，對影響機(jī)器人絕對定位精度的因素做了分析研究，其中機(jī)器人自身幾何參數(shù)誤差是影響機(jī)器人絕對定位精度的主要原因。對機(jī)器人進(jìn)行標(biāo)定，獲得機(jī)器人實際DH參數(shù)，可以有效減小

4、辨識過程中的計算誤差。本文通過采用基于機(jī)器人位置誤差模型的方法，利用最小二乘法計算出機(jī)器人的DH參數(shù)誤差，對KUKA-arc5工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了有效標(biāo)定。
　　3.在傳統(tǒng)剛度概念的基礎(chǔ)上，對機(jī)器人關(guān)節(jié)剛度矩陣以及末端笛卡爾剛度矩陣做了詳細(xì)的推導(dǎo)，分析研究了機(jī)器人笛卡爾剛度矩陣的一些性質(zhì)和意義，接著建立了機(jī)器人操作剛度矩陣向機(jī)器人關(guān)節(jié)剛度矩陣的映射關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，提出了一種辨識機(jī)器人關(guān)節(jié)剛度值的簡單方法。
　　4.在剛度辨識實