工業(yè)機(jī)器人標(biāo)定技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)器人標(biāo)定是離線編程技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵技術(shù)之一，所謂標(biāo)定就是應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)量手段和基于模型的參數(shù)識(shí)別方法辨識(shí)出機(jī)器人模型的準(zhǔn)確參數(shù)，從而提高機(jī)器人絕對(duì)精度的過程。 本文首先結(jié)合某打磨機(jī)器人的實(shí)際幾何結(jié)構(gòu)，建立了該機(jī)器人的誤差模型，利用單點(diǎn)法來辨識(shí)幾何參數(shù)誤差值；提出了誤差分類補(bǔ)償?shù)姆椒?，建立了機(jī)器人的理想和實(shí)際運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，獲得了運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解。 針對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)角誤差補(bǔ)償，本文利用遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來獲得機(jī)器人的關(guān)節(jié)誤差，為克服遺

2、傳算法易陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)，引入具有動(dòng)態(tài)參數(shù)編碼特性的Solis&Wets算法對(duì)遺傳算法進(jìn)行有益的補(bǔ)充，通過對(duì)機(jī)器人的關(guān)節(jié)誤差進(jìn)行補(bǔ)償可以部分提高機(jī)器人的位姿精度。 進(jìn)一步地，研究了機(jī)器人的幾何參數(shù)標(biāo)定法，利用位姿匹配原理，采用非線性優(yōu)化算法和線性方程迭代法分別標(biāo)定了打磨機(jī)器人的幾何參數(shù)誤差并把二者的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行了比較。在此基礎(chǔ)上，考慮到機(jī)器人的部分幾何參數(shù)在工作空間中產(chǎn)生的位姿誤差幾乎相同而無(wú)法區(qū)分，推導(dǎo)了非冗余幾何參數(shù)集，并

3、與完整集的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行了比較分析。 考慮到幾何參數(shù)標(biāo)定法的一些缺陷，提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人位姿誤差標(biāo)定算法，利用前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別與打磨機(jī)器人的理想運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及實(shí)際運(yùn)動(dòng)學(xué)模型相結(jié)合，并分別采用四種方案對(duì)機(jī)器人的位姿進(jìn)行了精確的標(biāo)定，并對(duì)標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行了比較分析?？紤]到機(jī)器人的使用由逆運(yùn)動(dòng)學(xué)控制，利用前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定。仿真結(jié)果表明該方法的標(biāo)定效果優(yōu)于單純的幾何參數(shù)法。 為驗(yàn)證誤差模型和單點(diǎn)測(cè)量的誤差參

4、數(shù)辯識(shí)方法的實(shí)際效果，在打磨機(jī)器人工作空間內(nèi)選取多個(gè)位姿進(jìn)行了實(shí)際標(biāo)定，用六維激光跟蹤儀為測(cè)量工具，利用單點(diǎn)法來辯識(shí)幾何誤差參數(shù)，經(jīng)補(bǔ)償后的單軸位置誤差不超過5μm，部分指標(biāo)達(dá)到了用戶的要求。 推導(dǎo)了機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)計(jì)算力矩加PD反饋控制方法進(jìn)行了Lyapunov穩(wěn)定性分析；針對(duì)計(jì)算力矩的不確定性，利用線形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行補(bǔ)償，推導(dǎo)了自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值變化律，并對(duì)新的控制方法進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，最后對(duì)兩種控制方法進(jìn)行了軌跡跟