六自由度工業(yè)機(jī)器人優(yōu)化技術(shù).pdf

1、工業(yè)機(jī)器人作為人類發(fā)明最重要的生產(chǎn)工具之一，被廣泛地運用在各行各業(yè)，為工業(yè)生產(chǎn)提供了高效穩(wěn)定的生產(chǎn)力。機(jī)器人設(shè)計綜合中，尺寸優(yōu)化設(shè)計是非常重要的環(huán)節(jié)，通過對尺寸的優(yōu)化設(shè)計可以滿足機(jī)器人的工作需求。而通過對機(jī)器人各個結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化，則可以得到滿足機(jī)器人靜動態(tài)特性的最佳結(jié)構(gòu)。隨著越來越多的機(jī)器人公司轉(zhuǎn)向發(fā)展離線編程技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人的絕對定位精度變得越來越重要。合理的選擇結(jié)構(gòu)誤差模型并對運動學(xué)參數(shù)進(jìn)行辨識，可以有效地提升工業(yè)機(jī)器人的絕對定位精

2、度。
　　首先，介紹了區(qū)間分析技術(shù)的發(fā)展及區(qū)間數(shù)學(xué)的運算，同時介紹了服務(wù)球的概念并給出了靈活度的定義。將區(qū)間分析技術(shù)與基于服務(wù)球概念所定義的靈活度結(jié)合，提出了一種機(jī)器人尺寸優(yōu)化方法。為了計算靈活度，推導(dǎo)了機(jī)器人手臂腕部位置的反解。選擇兩段臂長的比例作為設(shè)計變點，運用區(qū)間分析的性質(zhì)，給出了根據(jù)給定的機(jī)器人的工作范圍及靈活度要求，運用區(qū)間分析方法得到臂長比例的設(shè)計區(qū)間的優(yōu)化算法。基于INTLAB工具箱實現(xiàn)了優(yōu)化算法并給出了一個尺寸優(yōu)化

3、的例子。
　　其次，對機(jī)器人的三個主要結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了基于變密度法的拓?fù)鋬?yōu)化。先對機(jī)器人的大臂、基座、小臂進(jìn)行了靜力分析和模態(tài)分析，根據(jù)靜力分析和模態(tài)分析的結(jié)果，建立了拓?fù)鋬?yōu)化問題。通過使用剛性單元，考慮了串聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)變形逐級放大的效應(yīng)，使得目標(biāo)函數(shù)、約束條件的選取變得簡單。使用Hyperworks軟件對三個結(jié)構(gòu)件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，并比較了優(yōu)化前后的各項指標(biāo)，結(jié)果顯示優(yōu)化效果良好。
　　最后，分析了影響機(jī)器人精度的幾個因素，提出了

4、一種基于6參數(shù)模型的機(jī)器人運動學(xué)參數(shù)誤差建模方法。推導(dǎo)了DH模型到6參數(shù)模型的參數(shù)轉(zhuǎn)換公式。設(shè)計了計算機(jī)仿真實驗，引入了驅(qū)動器的轉(zhuǎn)角誤差及測量誤差，實驗證明了6參數(shù)模型比DH模型對運動學(xué)參數(shù)的辨識效果更好，并分析討論了6參數(shù)模型與DH模型的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)之上，在SR-165機(jī)器人上展開了真機(jī)實驗，運動學(xué)參數(shù)辨識后機(jī)器人的精度有了顯著提高。針對運動學(xué)參數(shù)辨識后的機(jī)器人不滿足peiper準(zhǔn)則的問題，給出了位姿反解的迭代方法，在此基礎(chǔ)上給出