SR165型工业机器人可靠性分析与运动学标定

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pathos_boy
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工业机器人是现代装备制造业的重要组成部分,而六自由度工业机器人又是其中应用最广泛的工业机器人之一。六自由度工业机器入主要应用在装配、喷涂、搬运、码垛、焊接等场合,可以有效提高生产率,保证生产质量,保障生产安全。六自由度工业机器人的可靠性与绝对定位精度是制约其在高精度领域应用的最主要问题。因此,本课题以SR165型六自由度工业机器人为研究目标,分别进行了可靠性分析和运动学标定研究。在可靠性分析中,本文基于机器人调试阶段的故障数据对SR165型工业机器人进行了定性分析。在运动学标定实验中,本文以减小末端位置误差、提高机器人绝对定位精度为目标,对其运动学标定方法及实验进行了探讨。在SR165型工业机器人可靠性分析中,本文首先对采集的故障数据进行了归纳整理,将SR165型工业机器人系统划分成7个子系统,然后从各子系统和故障责任两方面对机器人系统的可靠性进行了初步分析。接着以故障数据最多最全的控制电气系统为例,运用故障树分析法对其进行了可靠性分析,逐层排查找到了故障发生的最根本的原因,针对故障原因,提出了一些改进措施以提高机器人系统可靠性。在SR165型工业机器人运动学标定这部分工作中,首先,对SR165型工业机器人的结构形式进行了分析,运用齐次变换法,针对D-H模型和MD-H模型的优缺点,建立了D-H模型和MD-H模型相结合的机器人运动学模型,推导了SR165型工业机器人的运动学正解。其次,分析了工业机器人的误差来源,针对最大的误差来源—几何参数误差提出了运动学标定方法来提高六自由度工业机器人的绝对定位精度。运用全微分的方法,求解微分运动学方程求解得到SR165型工业机器人误差模型,即得到几何参数误差与末端位置误差之间的函数关系。然后,针对SR165型工业机器人误差模型,提出了两种参数辨识方法—最小二乘法和Levenberg-Marquardt法。利用MATLAB实现了SR165型工业机器人运动学模型和误差模型的建立,以及以上两种算法的编程。对SR165型工业机器人运动学过程进行仿真,分别运用最小二乘法和Levenberg-Marquardt法对24个几何参数误差进行辨识,比较仿真结果,得到运用Levenberg-Marquardt法的运动学标定方法比运用最小二乘法的运动学标定方法效果要好。最后,在仿真实验取得较好结果的基础上,进行运动学标定实验。提出了三种测量方案并比较其可行性,最终确定借助于激光跟踪仪的直接测量法为最好的测量方案。经过测量、辨识及精度验证,得到机器人末端位置误差大幅减小。
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