面向標(biāo)定的工業(yè)機(jī)器人建模及參數(shù)辨識(shí)方法研究.pdf

1、隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大和完成復(fù)雜任務(wù)的需要，機(jī)器人的精度要求越來越高。機(jī)器人標(biāo)定能夠用最小的代價(jià)彌補(bǔ)機(jī)器人本體的各種因素導(dǎo)致的變形，改善機(jī)器人的絕對(duì)定位精度，而不需要改變機(jī)器人結(jié)構(gòu)提高傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能。本課題旨在對(duì)機(jī)器人標(biāo)定技術(shù)的建模方法和參數(shù)辨識(shí)方法進(jìn)行深入研究，以能夠高效率完成工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)定和提高機(jī)器人絕對(duì)定位精度任務(wù)。
　　根據(jù)研究文獻(xiàn)表明，機(jī)器人的定位誤差95％都由于所建運(yùn)動(dòng)學(xué)模型不準(zhǔn)確所造成的。目前機(jī)器人標(biāo)

2、定模型大部分都是基于4自由度參數(shù)的DH模型，但是它的缺陷是運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)奇異性和突變問題。針對(duì)這一狀況，本文首先建立了5自由度的MDH模型，然后建立了6自由度的CPC模型和MCPC模型，這兩個(gè)模型具備參數(shù)完備性和連續(xù)性能夠完成姿態(tài)誤差的標(biāo)定補(bǔ)償。并運(yùn)用Robotics工具箱和MATLAB的GUI界面，使用數(shù)值和圖形相結(jié)合驗(yàn)證了所建四種運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的正確性。
　　結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和微分變換法，推導(dǎo)了機(jī)器人的雅可比矩陣，建立了機(jī)器人標(biāo)定的位置

3、誤差模型、相對(duì)距離誤差模型和最小約束誤差模型，并微分推導(dǎo)距離誤差模型，建立了機(jī)器人相對(duì)距離平方差誤差模型。
　　針對(duì)OTC弧焊機(jī)器人，分析了機(jī)器人誤差的來源，并在四個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析了各個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型參數(shù)對(duì)機(jī)器人末端位置精度的敏感性和影響規(guī)律，為工業(yè)機(jī)器人的零件加工、精度分配和標(biāo)定的參數(shù)補(bǔ)償提供了理論依據(jù)。
　　標(biāo)定使用的誤差模型由于存在冗余性參數(shù)，會(huì)嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)辨識(shí)的準(zhǔn)確性和魯棒性。針對(duì)這一狀況，首先在理論上對(duì)

4、運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行冗余性參數(shù)分析的必要性進(jìn)行了探討。然后在DH模型和MCPC模型的標(biāo)定模型基礎(chǔ)上，通過雅可比矩陣的推導(dǎo)，分析了相鄰關(guān)節(jié)系數(shù)矩陣的相關(guān)性，據(jù)此在理論上得出了不同辨識(shí)條件和構(gòu)型的串聯(lián)機(jī)器人廣義的兩種運(yùn)動(dòng)學(xué)模型標(biāo)定的位置誤差誤差模型、距離誤差模型和距離平方差誤差模型的冗余性參數(shù)。并以O(shè)TC六自由度弧焊機(jī)器人為對(duì)象進(jìn)行了冗余性參數(shù)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　運(yùn)用最小二乘法、優(yōu)化算法、遺傳算法和模擬退火算法四種參數(shù)辨識(shí)算法，設(shè)計(jì)了標(biāo)定的