基于空间网格的机器人加工轨迹精度补偿研究

• 作 者: 邱光祥
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 工业机器人 绝对定位精度 空间网格 误差补偿 轨迹离散化

在国家重大科技项目中,各类大型构件加工需求越来越多,加工质量越来越高,一般没有合适的机床来进行加工。随着工业机器人技术的发展,目前工业机器人广泛应用于大型构件的铣削、焊接等领域,虽然工业机器人具有较高的重复定位精度,但由于工业机器人本身的结构和外部的影响,导致机器人的绝对定位精度成为制约机器人发展的关键问题。因此本文将以提升工业机器人的绝对定位精度为主要目标进行一系列的研究。首先,本文以KUKA KR160R1570Nano机器人为研究对象,基于DH参数建立机器人正向运动学模型,对机器人定位误差影响因素进行分析,建立机器人运动学误差模型;阐述单关节运动学参数辨识方法,利用轴线法对机器人运动学参数进行辨识;为探究机器人定位误差分布规律完成机器人关节转角误差测量实验,并进行关节输入角度误差对机器人末端执行器位置精度影响程度进行仿真分析。然后,以提升机器人的绝对定位精度为主要目标,仿真分析机器人的定位误差在空间内的相似度,并阐述了机器人误差补偿技术的原理;建立了机器人关节输入与定位误差输出的映射关系,提出了基于反距离加权和克里金插值的机器人定位误差估计方法,并进行了仿真验证;通过实验数据分析确定了机器人工作空间的网格划分策略;试验证明基于反距离加权的机器人定位误差估计方法能够将机器人绝对定位精度提高约62%。最后,以零件的加工需求为出发点,为了提升机器人加工轨迹的精度,研究了机器人加工轨迹误差补偿技术策略;对常见的相贯曲线进行数学建模,并对空间曲线的几何特性进行研究,在对空间曲线进行插补时引入弦误差,基于等弧长原理进行插补,通过仿真验证该插补方法的有效性,利用空间网格的机器人定位误差补偿方法,来提升机器人加工轨迹精度。