四自由度串并联机器人的位姿误差分析

介绍四自由度垂直移动关节与回转关节组合式串并联机器人的机构特点和机器人位姿误差分析的"小位移摄动法",利用该方法建立该构型机器人的位姿误差分析模型,通过仿真实验分析机器人广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位置误差的影响。仿真结果表明角度误差对机器人末端位置误差的影响较大,结构误差对机器人末端位姿误差的影响不大,证实该位姿误差模型的正确性,为机器人的位置误差补偿及精度优化设计提供参考。     

3PRS并联机器人位姿误差规律研究

介绍了3PRS并联机器人的模型、位姿误差计算方法,对位姿误差与结构误差、驱动误差的关系进行了分析.研究结果表明:各误差源对位姿误差的作用相互独立;在给定的任意位置,机器人位姿误差与结构误差、驱动误差有强的线性关系;各误差源引起的位姿误差大小在整个工作空间的分布可以以驱动参数为变元,用相对简单的三元二次函数近似表达.     

机器人动态误差分析

本文推导出了由4N个运动参数和结构参数误差引起的机器人动态位姿误差的数学模型。该模型是一个线性表达式,简单适用。据此分析了误差影响系数对机器人动态位姿误差的影响程度。并建了 一个动态误差统计分析模型,给出了计算机器人动态位姿误差的数学特征计算公式。     

多关节焊接机器人轨迹误差补偿解耦分析

由于多种误差源的影响,机器人焊枪末端往往不能按照预定轨迹运动,提出输入附加运动法对各运动关节进行补偿,使焊枪末端产生相应的微小摄动,从而抵消位姿误差.因为6R焊接机器人各关节运动副间存在一定的耦合关系,通过分析焊接机器人各坐标系间位姿变换关系,基于小误差运动假设,建立了误差补偿模型,通过该数学模型可解耦出各关节所需要的补偿摄动量.仿真验证了所提解耦方法以及建立模型的正确性.结果表明,该算法能有效降低焊枪末端位姿误差,为焊接机器人位姿精度控制提供了有效的理论依据.     

3TPT并联机构的误差补偿方法

以三平移并联机器人为研究对象,建立3TPT机构参数、机构误差以及动平台位姿误差的关系方程;在求解位姿误差正解模型的基础上,对其精度补偿进行了较系统的研究,从理论上推出一种机构位姿精度补偿的方法.该方法通过对机器人支链驱动杆补偿量的控制,来提高输出位姿精度.通过典型实例校核证实了该方法的有效性.研究结果为机器人的实际精度补偿与精度控制提供了新的理论,对于优化3TPT并联机器人的机构设计有重要意义.     

连杆参数误差对机器人精度可靠性的影响

采用Denavit-Hartenberg方法设定五自由度串联机器人杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立串联机器人正运动学和逆运动学模型。在此基础上,对由静态误差引起的串联机器人末端位姿误差做了分析。利用微小位移合成法建立了串联机器人的静态位姿误差分析模型,以机构可靠度为位姿精度评价指标,应用Monte Carlo数值仿真法分析串联机器人各连杆参数误差对串联机器人的静态位姿精度的影响程度,并分析得出对串联机器人的静态位姿精度影响最大的关节。     

混联码垛机器人误差分析

论文以所研制的串并联混合的MJR混联码垛机器人为研究对象,介绍了四自由度垂直移动关节与回转关节组合式串并联的混联机器人机构特点,并进行了运动学分析,提出了这种机器人的误差分析方法,利用摄动法建立了广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位姿影响的误差模型,并通过数值仿真分析了广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位置误差的影响程度,计算结果证实了位姿误差模型的正确性,为机器人的位置误差补偿及精度优化设计提供了依据.     

6R机器人轨迹规划目标逆解精度优化算法

应用常规D-H建模方法,建立6R机器人正运动学模型。当模型存在误差时,轨迹规划目标逆解含有误差,实际运行轨迹无法满足机器人作业精度。提出将目标位姿与实际位姿间误差作为迭代目标,基于Levenberg-Marquardt方法求逆,利用含有误差的模型参数,实现逆解精度迭代优化,输出修正后的关节角逆解,可使机器人实际运动以所需作业精度接近轨迹规划目标位姿。经仿真验证,算法可完成复杂的轨迹规划逆解精度优化,且避免运动学模型高精标定与参数识别,有实际应用价值。     

机器人轨迹规划目标逆解精度优化算法

应用常规D-H建模方法,建立6R机器人正运动学模型。当模型存在误差时,轨迹规划目标逆解含有误差,实际运行轨迹无法满足机器人作业精度。提出将目标位姿与实际位姿间误差作为迭代目标,基于Levenberg-Marquardt方法求逆,利用含有误差的模型参数,实现逆解精度迭代优化,输出修正后的关节角逆解,可使机器人实际运动以所需作业精度接近轨迹规划目标位姿。经仿真验证,算法可完成复杂的轨迹规划逆解精度优化,且避免运动学模型高精标定与参数识别,有实际应用价值。     

基于双结构光视觉的机器人运动学参数标定方法

为解决机器人因运动学参数误差而导致的绝对定位精度损失,提出一种基于双结构光视觉的关节机器人运动学标定方法,具体研究了双结构光光源配合双目视觉在求取光源发射装置空间位置中的应用、推导了出光源装置位置误差与连杆参数误差的误差方程。通过采集机器人若干末端的机器人坐标系位姿与世界坐标系位姿数据,再基于最小二乘理论求取机器人坐标系与世界坐标系的单应性矩阵,将之后采集的点通过单应性矩阵转换到机器人坐标系下的位姿。再通过误差方程来获取连杆参数误差,并对其真实参数进行修正,从而提高机器人定位精度。最后讨论了该方法在SK-10R关节机器人上进行标定的实验结果,结果表明该方法能实现机器人空间位姿的标定,在低成本的条件下大幅提高机器人的绝对定位精度。     

A Unified Error Model for Tolerance Design, Assembly and Error Compensation of 3-DOF Parallel Kinematic Machines with Parallelogram Struts

This paper presents a unified geometric error model that enables the tolerance design, assembly and calibration of a class of 3-DOF parallel kinematic machines with parallelogram struts to be integrated into a comprehensive framework. The error mapping function is formulated with a goal that enables the source errors affecting the uncompensatable pose error to be found. This is followed by the investigation into the influences of source errors on the pose accuracy with the aid of sensitivity analysis. The assembly process that enables to effectively reduce the uncompensatable pose error is also proposed.     

质心测试平台的运动学及其误差模型研究

为了探讨质心测试平台的结构参数误差引起质心测试结果的偏差,在对质心测试平台进行运动学分析的基础上,依据矩阵全微分理论,建立了结构参数误差与运动平台姿态误差模型。最后,通过计算机仿真对误差模型进行了验证,结果表明,该误差模型能够反映实际姿态误差的变化。     

A general approach for error modeling of machine tools

This paper presents a general and systematic approach for geometric error modeling of machine tools due to the geometric errors arising from manufacturing and assembly. The approach can be implemented in three steps: (1) development of a linear map between the pose error twist and source errors within machine tool kinematic chains using homogeneous transformation matrix method; (2) formulation of a linear map between the pose error twist and the error intensities of a machine tool; (3) combination of these two models for error separation. The merit of this approach lies in that it enables the source errors affecting the compensatable and uncompensatable pose accuracy of the machine tool to be explicitly separated, thereby providing designers and/or field engineers with an informative guideline for the accuracy improvement by suitable measures, i.e. component tolerancing in design, manufacturing and assembly processes, and error compensation. Two typical multi-axis machine tools are taken as examples to illustrate the generality and effectiveness of this approach.     

六自由度机械臂位姿误差及可靠性研究

随着工业机械臂的发展应用,工业机械臂的末端定位精度和末端位姿可靠性越来越被重视。以六自由度机械臂为研究对象,分析机械臂连杆参数误差对机械臂末端位姿偏差量和末端位姿可靠性的影响,采用矩阵法求出机械臂末端位置偏差量模型,采用误差建模摄动法求出末端姿态偏差量模型。文中的创新点在于利用Monte-Carlo法求出连杆各参数误差对机械臂末端位姿造成的偏差量和末端位姿对各个参数误差的可靠性灵敏度。     

基于正交实验设计的并联机构误差分析

介绍了一种新型含恰约束支链3-SPS/S并联机器人机构,为提高终端平台的定位精度,对该并联机构进行误差分析。首先在运动学逆解基础上,对驱动支链的运动方程进行微分,建立该机构位姿输出误差正解数学模型。并在给定机构误差的条件下,考虑末端执行器在工作过程中位姿输出误差的变化情况。利用正交实验设计的思想均衡排布参数的误差水平,对该机构进行精度分析,并绘制某姿态下的误差分布直方图及许用精度范围内的可靠度。结果表明:利用正交实验法能够快速计算误差值,为并联机构的精度设计和运动学参数的标定建立了理论基础。     

Al元素对Zn-Al钎料钎焊2A01铝合金性能的影响

研究了Al元素对Zn-Al钎料钎焊2A01铝合金性能的影响.钎料润湿性试验结果表明,随着钎料中Al元素含量的增加,钎料在2A01铝合金表面的铺展性能提高,Al元素含量为12%(质量分数)时,铺展面积达到最大,继续增加钎料中Al元素含量,铺展性能降低.钎料中Al元素含量在8%~15%范围内时,钎料均具有良好的铺展性能.钎焊接头力学性能试验结果表明,随着钎料中Al元素含量的增加,钎缝中铝基固溶体强化相数量增加,对接钎焊接头强度提高,钎料中Al元素含量为8%时,钎焊接头强度达到最高,继续增加Al元素含量,钎缝中的枝状共析组织变得粗大,与其周围组织容易产生应力集中,萌生裂纹,对应的钎焊接头强度降低.综合考虑钎料的铺展性能以及钎焊接头力学性能,92Zn-8Al钎料钎焊2A01铝合金性能最佳.     

智能机械臂末端高精度控制的交互系统研究

由于交互式系统中智能机械臂控制存在一定误差,导致机械臂末端位姿精度偏低。为解决此问题,基于智能机械臂误差补偿及修正的基础性理论,构建误差模型;利用IMU传感器测算智能机械臂末端位姿数据,通过迭代补偿算法实现对智能机械臂的高精度控制。实验结果表明:机械臂静态时IMU数据传感器测算数据精度较高,且动态向静态转变的过渡期存在0.3 s延时;补偿后智能机械臂末端欧拉角均方根误差显著下降,迭代姿态补偿算法具有较强的鲁棒性。     

机床热误差温度测点优化和补偿建模研究现状

机床热误差是影响机床加工精度稳定性的最大误差源,因此减小热误差对提高机床的加工精度至关重要。本文综述了关于机床温度测点位置优化方法和热误差补偿建模的方法,并对几种方法进行了比较,阐述了各方法的优缺点最后给出了运用其它方法来解决此类问题的思路。     

基于多传感器融合的移动机器人定位研究

针对室内未知环境下单一传感器定位累积误差大、受环境局限等缺点,设计一种多传感器非线性融合定位系统,以提高移动机器人自主导航的定位精度。该系统通过高斯牛顿方程对由激光雷达、惯性测量单元、轮式里程计测量得到的位姿信息进行融合优化,补偿由于在室内环境信息下单一传感器定位精度低所带来的定位误差。实验结果表明:应用多传感器融合定位系统的移动机器人在长6 m、宽3 m的室内面对曲折复杂的路径和各种噪声干扰时运行总路程12.8 m后,可以将定位误差稳定在0.106 3 m内,并将平均相对误差稳定在0.716%左右。与现有方法对比,使用该方法提高了室内移动机器人定位的精度和鲁棒性。