凿岩冗余机械臂智能化运动算法与误差补偿研究

• 作 者: 仝少帅
• 出 处: 燕山大学
• 发表日期: 2021年06期
• 关键词: 机械臂 冗余 运动学 轨迹规划 误差补偿

凿岩机器人能有效提高钻孔效率,提高隧道开挖速度,减少人工劳动强度,机械化水平高,能有效节省开挖成本,其智能化的发展,可实现无人化作业,将人从繁重的工作中解脱出来,具有重大战略意义和广阔的应用前景。因此,本文以某款凿岩机器人为研究对象,对其智能化运动算法与误差补偿进行了研究,主要工作内容如下:首先,对选定的凿岩机器人机械臂进行结构分析。采用D-H法和反变换法进行机械臂的正逆运动学求解,因其机械臂存在冗余自由度,结合实际工况添加约束条件,实现运动学反解的求解,并对其求解的正确性进行了验证。其次,采用五次多项式差值法对凿岩机器人关节空间的运动轨迹进行规划,并采用ADAMS仿真软件对某种极限工况下的轨迹进行仿真,对其末端位置的位移、速度和加速度进行测量,验证轨迹规划的合理性。然后,建立凿岩机器人机械臂的误差模型,采用微分变换法对机械臂运动学误差进行建模,采用形心惯性矩法对机械臂的柔性误差进行建模,分析出引起机械臂误差的主要因素,并针对其运动学误差和柔性误差提出不同的误差策略实现机械臂的误差补偿。最后,基于全站仪、工控机、控制器等搭建控制系统硬件部分,对其软件程序进行编写,基于凿岩机器人的实验样机进行实验,验证凿岩机器人的运动学算法求解的正确性。