面向高精度應用的工業(yè)機器人系統(tǒng)誤差建模與標定.pdf

1、工業(yè)機器人廣泛應用于機械、汽車、電子電氣等領域，其替代人工進行自動化生產(chǎn)是未來制造業(yè)深度智能化發(fā)展的趨勢。然而，高精度的工程應用需求對現(xiàn)有的機器人技術(shù)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，大量學術(shù)界及業(yè)內(nèi)的研究人員一直嘗試通過各種技術(shù)手段和方法提高機器人系統(tǒng)的精度。本文針對機器人的高精度應用中存在的問題，重點研究提高機器人本體運動學精度與工作單元（工具中心點和工件坐標系）精度的方法和途徑，具體涉及到系統(tǒng)的誤差建模、運動學本體標定與平板重標定、機器人工作單元

2、標定等。
　　首先，介紹了機器人系統(tǒng)中常見的坐標系概念，分析了本體運動學與工作單元的誤差來源，探討了系統(tǒng)誤差對不同的編程方式的影響。通過機器人 D-H模型參數(shù)建立了運動傳遞矩陣，然后通過傳遞矩陣串聯(lián)相乘得到機器人前向運動學模型，計算了模型的位置誤差向量和對應的偏微分。針對機器人工作單元，建立了基于工件坐標系的空間位置到機器人基座標系的映射等式。
　　其次，根據(jù)建立的誤差模型，提出了基于平板設備的機器人標定系統(tǒng)。以ABB IR

3、B120作為待標定機器人，平板作為測量設備，通過平板 APP感應機器人的碰觸，記錄平板位置信息，并利用無線網(wǎng)絡實現(xiàn)平板與機器人控制柜的數(shù)據(jù)交互。運動學標定方面，利用常規(guī)的 L-M算法優(yōu)化了模型參數(shù)?？紤]平板設備的測量精度問題，提出了基于平板重標定的運動學標定算法，依次通過粗標機器人，標定平板設備，重標定機器人實現(xiàn)。機器人工作單元方面，依次通過工件坐標系轉(zhuǎn)角標定，工具中心點標定和工件坐標系原點偏移標定實現(xiàn)，然后通過機械轉(zhuǎn)換CAD模具完成標

4、定工作單元向真實工作單元的轉(zhuǎn)換。
　　再次，對平板設備作了誤差評估，建立了測量誤差模型并用于機器人系統(tǒng)標定仿真分析，驗證了算法可行性。對于運動學標定，著重分析了算法的穩(wěn)健性和抗干擾能力，對于機器人工作單元標定，著重探討了平板設備的誤差對不同標定變量的影響差異，用于幫助認識標定方法的局限性與指導實際應用中平板設備的選擇。
　　最后，對機器人系統(tǒng)實施了標定實驗，驗證了實際情況下標定算法的有效性和穩(wěn)定性，評估了實際標定算法可達到的