【摘 要】
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工业机器人凭借柔性高、效率高、制造与维护成本低等优势在航空制造技术转型升级过程中发挥重要的作用。但由于本体串联结构设计,工业机器人绝对定位精度低,加工稳定性差,限制了其在航空制造领域的推广。现有的机器人精度补偿方法未能从根本上反映定位误差与运动特性之间的联系,因此本文根据机器人运动控制原理,提出一种基于二级反馈的机器人精度补偿方法,以提高机器人的绝对定位精度。本文完成的主要工作如下:(1)提出了机
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工业机器人凭借柔性高、效率高、制造与维护成本低等优势在航空制造技术转型升级过程中发挥重要的作用。但由于本体串联结构设计,工业机器人绝对定位精度低,加工稳定性差,限制了其在航空制造领域的推广。现有的机器人精度补偿方法未能从根本上反映定位误差与运动特性之间的联系,因此本文根据机器人运动控制原理,提出一种基于二级反馈的机器人精度补偿方法,以提高机器人的绝对定位精度。本文完成的主要工作如下:(1)提出了机器人二级反馈精度补偿策略。基于机器人多方向位姿准确度变动指标,分析并验证了关节运动回差是造成多方向位姿准确度变动的主要因素,是导致现有机器人离线标定方法无法进一步提升机器人绝对定位精度的主要原因;针对关节运动回差建模的复杂性,提出了机器人二级反馈精度补偿策略。(2)阐述了机器人二级反馈精度补偿理论,为精度补偿方法应用提供理论依据。在分析机器人误差源作用机理的基础上,建立了综合考虑几何误差与非几何误差的切比雪夫多项式误差估计模型,实现了定位误差的精确估计;建立了关节映射模型,将末端位置误差映射到关节转角上,并设计PD控制器对关节实施闭环控制,实现机器人末端位置误差的在线修正。(3)验证了机器人二级反馈精度补偿方法的有效性。完成了机器人关节处光栅尺的标定,作为机器人误差补偿的控制依据;搭建了机器人二级反馈控制环境,阐述了机器人二级反馈精度补偿流程;对机器人二级反馈精度补偿方法进行试验验证,试验结果表明,该方法能够显著减小关节运动回差,相比较于补偿前,将机器人绝对定位精度提高约76.8%。(4)提出并验证了机器人自动制孔综合补偿方法,实现了精度补偿技术在机器人自动制孔系统中的应用。阐述了机器人自动制孔系统总体方案设计以及系统工作流程;针对机器人自动制孔过程的误差环节,提出并验证了自动制孔综合补偿方法;试验结果表明,机器人自动制孔系统的孔位精度能够达到0.25mm。
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