飛機自動化裝配工業(yè)機器人精度補償方法與實驗研究.pdf

1、將工業(yè)機器人應(yīng)用于航空制造業(yè)進(jìn)行柔性化自動裝配、部件加工可以提高飛機的生產(chǎn)效率和質(zhì)量可靠性。機器人的定位精度是反映機器人性能的一個重要指標(biāo)，由于在應(yīng)用中機器人實際的運動學(xué)參數(shù)值與其名義值之間存在差異就不可避免地會產(chǎn)生定位誤差。盡管工業(yè)機器人通常具有較高的重復(fù)定位精度，但是它的絕對定位精度尚遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足飛機裝配對于高精度的要求，因此提高工業(yè)機器人的絕對定位精度是將工業(yè)機器人廣泛應(yīng)用于航空制造業(yè)需要首先突破的關(guān)鍵技術(shù)。本文在建立機器人定位誤

2、差模型的基礎(chǔ)上，提出了一種基于誤差相似度的權(quán)重度量的機器人精度補償方法，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)一步考慮環(huán)境溫度變化給機器人定位精度帶來的影響，提出了基于粒子群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機器人綜合精度補償方法，最后通過實驗對以上提出的兩種精度補償方法進(jìn)行了驗證。本文完成的主要工作有:
　　(1)機器人運動學(xué)分析和誤差建模。采用經(jīng)典的D-H建模方法，建立了KUKA KR150-2型工業(yè)機器人的運動學(xué)模型，并進(jìn)行了正向和逆向運動學(xué)分析。在運動學(xué)分析的基礎(chǔ)

3、上，基于微分變換思想建立了機器人定位誤差模型。同時考慮到建立機器人機座坐標(biāo)系引入的誤差，對機器人的定位誤差模型進(jìn)行了修正。
　　(2)提出了基于誤差相似度的權(quán)重度量的機器人精度補償方法。通過對機器人定位誤差模型進(jìn)行研究，提出了定位誤差相似度的概念，并在此基礎(chǔ)上提出了基于誤差相似度的權(quán)重度量的機器人精度補償方法，根據(jù)給定的最大允許誤差推導(dǎo)出了定位誤差間誤差相似度判定的充分條件。提出了最優(yōu)網(wǎng)格步長的概念及其確定方法，并以KUKA KR

4、150-2型工業(yè)機器人為研究對象，通過實驗確定了其最優(yōu)網(wǎng)格步長。
　　(3)提出了基于粒子群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機器人綜合精度補償方法。在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粒子群優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上，研究了基于粒子群優(yōu)化算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理，并結(jié)合基于誤差相似度的權(quán)重度量的機器人精度補償方法，綜合考慮環(huán)境溫度變化對機器人的絕對定位精度的影響，提出了基于粒子群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機器人綜合精度補償方法。研究了驗證神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型穩(wěn)定性和適用性的交叉驗證方法，并結(jié)合飛機裝

5、配對定位精度要求很高的實際情況，在交叉驗證常用衡量指標(biāo)的基礎(chǔ)上增加了新的評價指標(biāo)。
　　(4)機器人定位精度補償實驗研究。針對傳統(tǒng)的工業(yè)機器人工具參數(shù)標(biāo)定方法不能適應(yīng)高精度加工的要求，提出了基于間接測量法的工具參數(shù)標(biāo)定方法。研究了機器人自動制孔系統(tǒng)中涉及的一系列坐標(biāo)系的確定方法，對坐標(biāo)系系統(tǒng)進(jìn)行了統(tǒng)一。在機器人空載的情況下，分別在大范圍區(qū)域和指定的小范圍區(qū)域?qū)谡`差相似度的權(quán)重度量的機器人精度補償方法進(jìn)行了驗證。在裝載了末端執(zhí)行