六自由度工业机器人的定位误差补偿研究
工业机器人运动学参数标定及误差补偿研究
摘要工业6轴机器人属于多关节串联机构，由于生产、制造及装配过程存在的误差导致其绝对定位精度较差，难以满足要求越来越精确的作业场景，为此需要对工业机器人的误差进行补偿，使机器人的实际到达位置与理想到达位置一致。
本文针对影响机器人定位精度的运动学的几何参数误差与非几何参数误差，提出了两级误差补偿方案，即首先补偿运动学几何参数误差，之后在关节空间建立网格来补偿非几何参数误差，最后通过实验验证了上述方案能有效提升机器人绝对定位精度。
本文完成的主要工作有：（1）机器人的运动学基础和误差分析：以HSR-JR605型机器人为例建立了运动学DH模型，并求解了机器人运动学正解。
将影响机器人定位精度的误差分为运动学几何参数误差和非几何参数误差，针对两类误差因素提出进行前后两级分层误差补偿的实验方案。
（2）运动学几何参数误差标定：首先对几何参数误差的来源进行了分析，之后介绍了运动学几何参数误差标定的主要流程，包括建立位置误差模型、测量、参数辨识及误差补偿。
针对影响机器人模型参数辨识稳定性的雅克比矩阵条件数提出了一种位姿优化策略，并编写了适用于华数其他型号机器人的位姿优化MATLAB-GUI程序。
为验证雅克比矩阵条件数对参数辨识结果的影响，在MATLAB上编写运动学参数误差标定仿真程序，并进行了两组不同姿态（一组优化姿态和一组未优化姿态）仿真对比实验，实验结果显示优化姿态下的标定补偿结果明显优于未优化的姿态补偿结果。
（3）非几何参数误差的关节空间网格化误差标定：研究发现只对机器人的运动学几何参数误差进行补偿是不足的，机器人的非几何参数对机器人的定位精度的影响同样不容忽视，但由于非几何参数误差来源因素众多且彼此之间耦合严重，难于进行独立建模分析，因此使用在关节空间内建立网格的非几何参数误差的补偿措施，介绍了关节空间网格化误差补偿的原理、网格划分策略及补偿方法。
（4）实验验证：选择用激光追踪仪为测量仪器，以HSR-JR605机器人为实验对象，设计实验方案，对机器人标定的两级标定方案进行了实验验证，即先进行运动学几何参数标定实验，并在此基础上进行了关节空间网格化的非几何参数误差标定实验。
基于六自由度测量技术的机械臂误差分析与控制研究
基于六自由度测量技术的机械臂误差分析与控制研究机械臂是一种能够执行人类操作活动的机械装置，它由多个自由度、由电机、减速器组成，能够完成复杂的三维空间姿态控制，实现机械臂的运动控制和目标操作。
机械臂在工业、医疗、军事等领域有广泛的应用，因此建立准确的运动模型和运动控制算法变得至关重要，其中误差分析与控制是极其重要的。
机械臂的运动包含轴向和旋转运动，它的运动学和动力学模型是最基本的模型。
而机械臂在运动过程中存在着各种误差，如质量、刚度、可编程控制器（PLC）、传感器等多种误差，这些误差直接影响了机械臂的精度和稳定性。
因此，机械臂误差分析和控制成为了机械臂控制的重中之重。
误差分析是机械臂运动控制的基础，它可以帮助我们找出机械臂运动时存在的误差源并量化误差量。
机械臂的误差来源很多，包括机械臂的几何形状误差、材料刚度误差、驱动器误差、传感器误差、控制器误差等等。
对于机械臂误差的误差源作出分析和定量，可以为机械臂的记忆建立相应的纠正措施，进而补偿误差，提高机械臂的精度。
根据机械臂六个自由度的误差分析，可以将其分为平移误差、旋转误差、姿态误差等三类误差。
对于不同类型的误差，采取不同的措施进行补偿和消除。
接下来是机械臂误差控制的具体方法：1. 开环控制方法开环控制是指没有反馈的控制方法，它只考虑了每个动力学参数的理论值，在机械臂运动过程中并没有纠正误差的反馈，因此开环控制方法解决问题的能力非常有限。
开环控制适用于对机械臂精度和稳定性要求不高的工作场合。
2. 封闭环反馈控制方法封闭环反馈控制是指机械臂传感器反馈数据依据对误差进行纠正的控制方法，通过反馈实时的位置和状态（速度、加速度）信息，对机械臂的控制信号进行修正，实现对误差的补偿。
封闭环控制方法对于精度和稳定性要求很高的机械臂工作场合有较好的效果。
3. 综合控制方法综合控制方法指综合运用开环和封闭环两种控制方法进行精度优化。
综合控制方法的实现需要开发相关的算法，将两种控制方法综合起来，实现机械臂对误差的更高效消除和补偿。
工业机器人绝对定位误差补偿方法
工业机器人绝对定位误差补偿方法摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，现场环境下工业机器人连续作业运行容易导致定位漂移问题，利用外部高精度测量系统获取其末端执行器精确三维位置信息是机器人绝对定位误差的有效补偿方式。
针对误差补偿三维测量高效率、高精度、高适应性要求，提出了一种基于工作空间测量定位系统的工业机器人精度补偿方法。
利用测量定位系统的动态特性，设计了针对机器人工作轨迹空间的网格划分策略，根据定位误差实际分布情况调整网格边长，通过采集网格节点绝对定位误差矢量值，研究了反距离加权算法以完成轨迹关键节点定位误差矢量的插值计算，最终完成末端执行器绝对定位误差补偿。
试验结果表明，所研究方法实时性好、效率高，安装20kg负载补偿后机器人绝对定位误差平均值由1.36mm降为0.19mm，提升了约86%，能够显著改善工业机器人现场作业精度。
关键词：工业机器人；误差补偿；网格划分引言随着工业机器人智能控制技术的发展，需要构建工业机器人的输出稳定性控制模型，结合工业机器人的位姿补偿和误差定位的方法，进行工业机器人的控制稳定性设计，提高工业机器人的空间三维定位和控制能力，相关的工业机器人定位方法研究在工业机器人的输出定位控制中具有重要意义。
在进行工业机器人的定位控制中，需要结合工业机器人的定位参数分布，进行控制稳定性测试，结合三维空间定位的方法，提高工业机器人的输出稳定性和自适应性，研究工业机器人的空间定位误差补偿方法，在提高工业机器人的稳定性方面意义重大，相关的工业机器人定位误差补偿方法研究受到人们极大的重视。
1机器人介绍本文研究对象LR20型工业机器人为安徽零点精密机械有限公司自主研发并量产的通用工业机器人，重复定位精度达到士0.05mm,LR20型工业机器人本体自重仅230kg，结构紧凑能够满足轻量化要求，防护等级达到IP65。
该机器人采用管线内置技术，保证了不受外部恶劣环境的干扰，但对内部空间的布局和管线磨损等方面的要求较高;同时该机器人可以满足地面与悬吊两种安装方式。
六自由度工业机器人标定
摘要运动学标定是提高机器人精度的关键技术，也是机器人学的重要内容，在机器人空前发展的今天有十分重要的理论和现实意义。
机器人运动学标定以运动学建模为基础，几何误差参数辨识为目的，为机器人的误差补偿提供依据。
现今机器人厂家生产的机器人其重复定位精度比较高，而绝对定位精度却很低。
伴随着机器人越来越广泛的运用，提高机器人绝对定位精度已成为其中一关键技术问题。
本文采用一种运动学标定方法，应用先进的激光跟踪测量系统和基于模型的参数辨识方法识别出一种 6R机器人模型的准确参数，提高了该机器人的绝对定位精度。
针对工业机器人标定问题，首先结合机器人的实际机构特点，运用 D-H 方法建立了机器人的连杆坐标系，在此基础上进行了机器人运动学正逆解和雅可比矩阵的详细推导及求解，并运用 Matlab 语言进行运动学模型的编程求解，通过与机器人控制器中位姿数据对比，验证了所建立的连杆坐标系统的正确性。
针对工业机器人的机构特点，分析了影响机器人末端绝对定位精度的误差来源，采用修正的运动学连杆参数模型，基于微分变换法推导了用于机器人标定的误差模型，并基于 Matlab 软件系统编制了机器人运动学误差模型的最小二乘算法，通过对误差模型进行模拟求解，验证了机器人标定误差模型的可行性。
关键词：工业机器人; 运动学; 定位精度; 标定; 误差模型 ;连杆参数。
AbstractKinematic calibration is the key technology to improve the accuracy of robot, is also the important content of robotics, an unprecedented development in robot today have very important theoretical and practical significance. The robot kinematics calibration modeling based on kinematics, geometric error parameter identification for the purpose, to provide basis for error compensation of robot. The robot manufacturers robot its repetitive positioning precision is higher, but the absolute positioning accuracy is very low. With the use of robots are more and more widely, improving the robot absolute positioning accuracy has become a key technology problem which. This paper uses a kinematic calibration method, the application of advanced laser tracking measurement system based on parameter identification method and identification model of accurate parameters of a 6R robot model, improves the accuracy of the robot absolute positioning. Aiming at the industrial robot calibration, the actual mechanism firstly with the robot, the robot is established by D-H method of pole coordinates, based on the detailed derivation and solution of robot kinematics and Jacobi matrix, programming and kinematics model using Matlab language, with the attitude data comparison of robot controller, verified the correctness of the established link coordinate system. According to the mechanism of industrial robot, analyzes the impact of absolute location error precision of the robot, the kinematics model, based on differential transform method is derived for the error model calibration of robots, and based on the Matlab software system of least square algorithm for robot kinematics error model, through the simulation to solve the error model, validation the feasibility of robot calibration error model.Keywords: industrial robot; kinematics; positioning accuracy; calibration; error model; link parameters.目录摘要 (1)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2工业机器人运动学标定技术的背景和意义 (1)1.3机器人标定技术的研究现状 (3)第二章机器人运动学 (5)2.1 机器人运动学模型的建立 (5)2.2正向运动学求解 (9)2.3逆向运动学求解 (10)2.4 微分运动学模型 (13)2.5 本章小结 (17)第三章 SR06 型机器人的标定技术 (17)3.1 标定用运动学模型的建立 (18)3.1.1 直线的无极点表示法 (19)3.1.2 CPC 模型的建立 (20)3.2 机器人的标定方法 (24)3.2.1 几何误差的来源 (24)3.2.2 连杆参数的线性求解方法 (25)3.3 本章小结 (30)第四章标定实验及结论 (31)4.1 原始数据采集 (32)4.2 数据处理 (33)4.2.1 齐次坐标变换矩阵与绕任意轴的旋转矩阵之间的关系334.2.2 方程RA Rx= RxRb的求解 (36)4.3 标定结果 ............................ 错误！未定义书签。
《2024年六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究》范文
《六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，六自由度串联机器人在工业自动化、医疗康复、军事航天等领域的应用越来越广泛。
而如何提高机器人的运动性能，使其在复杂的任务环境中实现高精度的轨迹跟踪控制，成为当前研究的热点问题。
本文将针对六自由度串联机器人的运动优化与轨迹跟踪控制进行研究，旨在提高机器人的运动性能和作业精度。
二、六自由度串联机器人概述六自由度串联机器人是一种多关节机器人，具有六个独立的运动轴，能够实现空间三维运动。
其结构紧凑、灵活度高、适应性强，在许多领域得到广泛应用。
然而，由于其复杂的运动学和动力学特性，使得其运动控制和轨迹跟踪成为一大挑战。
三、运动优化研究（一）优化算法研究针对六自由度串联机器人的运动优化问题，本文采用基于遗传算法的优化方法。
遗传算法是一种模拟自然进化过程的优化算法，能够快速寻找到全局最优解。
通过对机器人运动学模型进行建模，将机器人的运动轨迹优化问题转化为一个求解最优解的问题，运用遗传算法进行求解。
（二）运动学模型建立为了实现机器人的运动优化，需要建立精确的运动学模型。
本文采用D-H（Denavit-Hartenberg）法建立机器人的运动学模型，通过求解机器人各关节之间的变换矩阵，得到机器人末端执行器的位置和姿态。
在此基础上，进一步分析机器人的工作空间、奇异形态等问题，为后续的轨迹规划和控制提供依据。
四、轨迹跟踪控制研究（一）控制器设计为了实现六自由度串联机器人的高精度轨迹跟踪控制，本文采用基于PID（比例-积分-微分）控制器的控制策略。
通过对机器人运动过程中的速度、加速度等参数进行实时调整，使机器人能够快速、准确地跟踪设定的轨迹。
同时，针对机器人系统的非线性和不确定性，引入自适应控制算法，提高系统的鲁棒性。
（二）轨迹规划与实现轨迹规划是轨迹跟踪控制的关键环节。
本文采用基于时间最优的轨迹规划方法，根据机器人的运动学模型和任务要求，生成平滑、连续的轨迹。
工业机器人的精度校准与误差补偿技术研究
工业机器人的精度校准与误差补偿技术研究工业机器人的精度校准与误差补偿技术研究摘要：随着工业自动化的快速发展，工业机器人在生产过程中扮演着越来越重要的角色。
然而，由于制造和安装工艺等因素的影响，工业机器人往往存在一定程度的精度偏差。
为了提高工业机器人的精确度，实现更高水平的工业生产，研究人员不断扩展和改进精度校准与误差补偿技术。
本文主要介绍和探讨现有的工业机器人精度校准方法和误差补偿技术，包括标定技术、校准算法、补偿模型等。
此外，还列举了一些现有研究的案例，分析了其优缺点，并对未来的研究方向提出了一些建议。
关键词：工业机器人，精度，校准，误差补偿1. 引言随着全球经济的快速发展，工业自动化技术在现代制造业中得到了广泛应用。
工业机器人作为自动化生产线的核心设备之一，能够实现繁重、重复、高精度的生产任务。
然而，由于工艺制造和安装等因素的影响，工业机器人在使用过程中往往存在一定的精度偏差。
这种精度偏差会导致生产过程中的误差积累，最终影响到产品质量和工艺的稳定性。
因此，对工业机器人进行精度校准和误差补偿就显得至关重要。
通过精度校准和误差补偿，可以提高工业机器人的精确度和稳定性，减少生产过程中的误差，并改善产品质量和生产效率。
因此，工业机器人的精度校准与误差补偿技术不仅是工业自动化领域的重要研究方向，也是推动制造业智能化和高效化发展的关键技术之一。
2. 工业机器人精度校准方法2.1 标定技术标定技术是精度校准的基础，用来获得工业机器人的位置和姿态信息。
常用的标定技术包括基于视觉的标定、基于激光测距的标定和基于传感器的标定等。
其中，基于视觉的标定是最常用的方法之一。
该方法通过摄像头获取机器人末端执行器的图像，并通过特定的算法计算出机器人的位置和姿态信息。
激光测距和传感器标定方法则主要通过测量机器人末端执行器与标定板之间的距离和角度，进而计算机器人的位置和姿态信息。
2.2 校准算法校准算法是精度校准的关键步骤，用来计算出工业机器人的误差参数。
六自由度测量机器人误差分析与仿真(精)
西安理工大学硕士学位论文六自由度测量机器人误差分析与仿真姓名：温瑞申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：郗向儒20080301摘要论文题目：六自由度测量机器人误差分析与仿真学科名称：机械设计及理论作者姓名：温瑞导师姓名：郗向儒教授签名：必：签名：之趁Ｉ复盥ｒ摘要如今，机器人的发展相当的迅速，应用范围也在逐渐扩大。
测量机器人用来完成精确度较高的测量工作，动作的准确性和动作重复的位置精确性都要求很高。
随着零部件加工精度的提高，控制部件改进，测量机器人的位置精度和运动精度也会相应提高。
但是如果只依靠这些来提高测量机器人的各方面的精度，提高的速度会受到许多因素的制约。
因此，在现有技术水平的基础上，尽可能提高机器人的各方面精度，以满足要求，是应重点考虑急需解决的问题。
本文的研究对象是将串联机构学为基础的机器人技术与测量技术相结合的六自由度测量机器人。
对其进行运动分析、误差分析及仿真。
首先，从六自由度测量机器人的结构出发，建立关节坐标系并采用Ｄ＿Ｈ模型分析，从而得到机器人各关节坐标变换矩阵，以此来完成运动学正问题、逆问题的研究，这为以后的误差分析打下了基础。
其次，分析由静态误差引起的机器人末端位姿误差的来源，然后通过机器人位姿广义坐标的描述，建立机器人的静态位姿误差分析模型及其计算表达式，最后根据机器人各关节参数数据及关节运动规律进行了计算，得到机器人位姿广义坐标误差图。
再次，分析引起机器人位姿误差各种因素的来源、影响，将各种因素统一归结为机器人的结构参数误差和运动变量误差，然后利用微分法对各种因素引起的机器人位姿误差进行了公式推导，把机器人各杆件及关节数据代入推导出的公式中进行计算，通过计算表明，应用该方法可以综合分析各种因素对机器人末端位姿的影响。
最后，利用ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ对该测量机器人进行了实体建模，把该模型导入ａｄａｍｓ软件中，最终在ａｄａｍｓ软件中实现了仿真。
关键词：六自由度测量机器人，运动分析，误差分析，仿真ＳＵＢＪＥＣＴ：ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＥｒｒｏｒＳｏｕｒｃｅｓＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ６－ＤＯＦＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＲｏｂｏｔＳＰＥＣＩＡＬＩＴＹ：ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＴｈｅｏｒｙＣＡＮＤＩＤＡＴＥ：ＷｅｎＲｕｉＩＮＳＴＲＵＣＴＯＲ：ｐｒｏｆ．ＸｉａｎｇＲｕＸｉＡＢＳＴＲＡＣＴＳｌＧＮＡＴＵＲＥ：ＳＩＧＮＡＴＵＲＥ：ｏｆｉｔ＇ｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｌｓｏｉｓｇｒａｄｕａｌｌｙＴ０ｄａｙ，ｒｏｂｏｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｒａｐｉｄｌｙ，ｔｈｅｒａｎｇｅｅｘｐａｎｄｉｎｇ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｈｅａｃｃｕｒａｃｖｒｏｂｏｔｓａｒｃｇｅｎｅｒａｌｌｙｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｏｆａｃ舡ｏｎｓａｎｄｍｏｖｅｍｅｎｔｓｔｏｒｅｐｅａｔｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｓｈｉｇｈｏｆａｃｃｕｒａｃｙ．Ｗｉｔｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｍａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｒｏｂｏｔｍｏｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｗｉｌｌｂｅｉｎｃｒｅａｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．Ｂｕｔｉｆｏｎｌｙｒｅｌｙｏｎｔｈｅｓｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｖａｒｉｏｕｓａｓｐｅｃｔｓｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙ，ｌｎｃｒｅ勰ｅｉＩｌｓｐｅｅｄｗｉｌｌｂｅｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｂｙｌｅｖｅｌｏｆｍａｎｙｆａｃｔｏｒｓＳＯａｓｔｏｑｕｉｔｅｓｌｏｗ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｂａｓｅｄｏｎｅｘｉｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｓｍｕｃｈａｓｐｏｓｓｉｂｌｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｉｎａｌｌａｓｐｅｃｔｓｏｆｒｏｂｏｔｓｍｏｒｄｅｒｔｏｓｈｏｕｌｄｆｏｃｕｓｏｎｍｅｅｔｔｈｅＴｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｗｅｏｂｊｅｃｔｕｒｇｅｎｔｐｒｏｂｌｅｍ－ｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｔｈｅ６－ＤＯＦｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｏｂｏｔｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｓ‘＂ｔｈｅＴ觚ｄ锄．ｂａｕｓｅｄｉＩｌｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓｏｆｒｏｂｏｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＇’ａｎｄ‘＇ｔｈｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅ＇’．Ｅｘｅｒｃｉｓｅｉｔｓｍｏｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｅｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ６一ＤＯＦｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｏｂｏｔ，ｆｏｕｎｄｉｎｇｊｏｉｎｔｓｃｏｏｒｄｉｎａｔｅａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｒｏｂｏｔｂｙＤ．Ｈｍｏｄｅｌｔｏｇｅｔｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｎｖｅｒｓｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｍａｔｒｉｘｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｊｏｉｎｔｓ，ａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅａ＇ｒｏｒｐｒｏｂｌｅｍｏｆｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ．Ｔｈｉｓｓｔｅｐｌａｉｄｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒａｎａｌｙｓｉｓ．Ｓｅｅｏｎｄｌｖ’ａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｔａｔｉｃｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｐｏｓｅｅｒｒｏｒ，ｔｈｅｎｅｌｌ＇Ｏｒｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓｃｏｕｎｔｏｆｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅｒｏｂｏｔｐｏｓｅｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｒｏｂｏｔｓｔａｔｉｃｐｏｓｅｔｈｅｍｏｄｅＩａｌｏｎｇｗｉｔｈｃａｌｃｕｌａｔｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｓｃａｒｒｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｂｙｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｒｏｂｏｔｊｏｉｎｔｓｐａｒａｍｅｔｅｒａｎｄｊｏｉｎｔｓｍｏｖｅｍｅｎｔｒｏｌｅｓ，ｇｅｔｔｈｅｐｏｓｅｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｏｆｒｏｂｏｔ．ｅｌｉ＇ｏｒｃｈａｔＮｅｘｔ，ａｎａｌｙｚｅｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｎｄｉｎｆｅｃｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓｗｈｉｃｈｉｎｄｕｃｅｔｈｅｒｏｂｏｔｐｏｓｅｅｒｒｏｒ．Ａｔｔ—ｂｕｔｅｄｔｏｖａｒｉｏＵＳｆａｃｔｏｒｓｕｎｉｆｉｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒｒｏｂｏｔｍｏｖｅｍｅｎｔｖａｒｉａｂｌｅｓ．ＴｈｅｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｅｌｒｏｒａｎｄｅｌｒｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｓｕｓｅｄｉｎｄｅｄｕｃｅｆｏｒｍｕｌａａｂｏｕｔｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓｉｓｉｎｄｕｃｉｎｇｔｈｅｒｏｂｏｔｐｏｓｅｅｎＤｒ．Ａｆｔｅｒｗａｒｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｏｌｅｓｃａｒｒｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｗｈｅｎｔｈｅｄａｔｅｏｆｒｏｂｏｔａｎｄｊｏｉｎｔｓｗｅｒｅｔａｋｅｎｉｎｔｏｄｅｄｕｃｅｄｆｏｒｍｕｌａ．Ｂｙｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＩ西安理工大学硕士学位论文ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｒｏｂｏｔｐｏｓｅｏｆｔｈｅｅｎｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｏｂｏｔｓｏｌｉｄｍｏｄｅｌｉｎｇｗａｓＣａＩＴｙｔｈｒｏｕｇｈｂｙｕｓｅＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ，ｔｈｅｎ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｔａｋｅｎｉｎｔｏＡＤＡＭＳ，ｌａｓｔｌｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｅＡＤＡＭＳ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：６－ＤＯＦＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＲｏｂｏｔ，ｍｏｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｅｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＩＩ独创性声明秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。
工业机器人末端误差补偿研究
为测量机器人测得的工业机器人的期望位姿 ， 通 过 逆变 换 ， 可 得
到工业机器人末端 到达 Ｘ （ ｐ ） 时各关 节转角 ０ ， 但 是 由 于 工 业 机
器人 机构存在各种误差 Ａ ｐ ， 这 样 当各 关 节 转 动 ０时 ， 机 器 人 末
端 的实 际 位 姿 为 ×（ △ ｐ ＋ ｐ ） ㈣。 为 了校 正 工 业 机 器 人 末 端 的位 姿 ， 用一个预置的位姿偏移量一 △ｐ加 在 测 量 机 器人 的 系统 内 ，使 测
程 以及 补 偿 结 果 的 分析 ， 利用 Ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ Ｂ ａ ｌ ｌ 对Ｐ ＵＭＡ 六 自由度 工 业 机 器人 的 关 节 角进 行 了随机 误 差 的仿 真 。
关键词 ： 工 业机 器人 ， 误 差补 偿 ， 仿 真
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
Ｂａｓ ｅ ｄ ｏｎ ｔ ｈ ｅ ａｎ ａｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｗｏｒ ｋ ｓｐ ａｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｉ ｎ ｄｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａｌ ｒ ｏｂｏ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｐｒ ｏｂｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｅｒ ｒ ｏ ｒ ｃ ｏｍｐｅｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏｒ ｉ ｎ ｄｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａｌ ｒ ｏ ｂｏ ｔ ｐ ｏｓ ｅ ｉ ｓ ｄｉ ｓ ｃｕ ｓ ｓ ｅｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐａ ｐｅ ｒ ． Ｔ ｈｅ ｍａ ｉ ｎ ｃ ｏｎ ｔ ｅｎ ｔ ｉ ｎ ｃｌ ｕｄｅ ｓ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｃ ｏｍｐｅ ｎｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐｌ ｅ， ｃ ｏｍｐｅｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐｒ ｏｃ ｅ ｄｕｒ ｅ ａｎ ｄ ｔ ｈｅ ａ ｎａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏｆ
（ １河 南工业 职业技 术 学 院机械 工程 系， 河南 南阳 ４ ７ ３ ０ ０ ９ ； ２ 南阳长 工机 械科 技有 限公 司， 河南 南阳 ４ ７ ３ ０ ０ ０ ）
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六自由度工业机器人的定位误差补偿研究近年来,随着人工智能研究的不断深入,机器人作为能够很好体现智能化的机械设备出现在了越来越多的领域,例如:航空航天、汽车制造、3C、医疗等等,其在安全、效率等方面有着人工难以比拟的优势。
未来机器人是朝着高精度、高速度、智能化发展,不再是传统的复现示教形式,离线编程技术已经慢慢成为工业机器人能够广泛使用的关键因素。
目前市面上的工业机器人往往具有良好的重复定位精度,但是绝对定位精度都在毫米甚至厘米级,而绝对定位精度直接影响离线编程的效果,所以对末端定位精度的研究是具有理论指导意义和实际工程应用价值的。
本文以埃夫特工业机器人ER7L为研究对象,对机器人运动学的基础知识进行阐述,在此基础上引入经典的DH模型,进行运动学分析并运用robotics toolbox验证模型的正确性。
针对DH建模方法的缺陷,采用DH与MDH结合的模型作为运动学研究的基础。
本文将研究重点集中在几何误差上,使用预给运动学参数误差的方法,判断运动学参数中长度误差、角度误差以及一些微小误差对末端定位精度的敏感性。
通过推导相邻关节微分变换关系,利用微分矩阵法建立了误差模型,为了更好的对误差进行补偿,比较了外部硬件补偿和内部软件补偿的优劣势。
选择通用性较好最小二乘法来辨识机器人运动学参数误差。
针对工业现场的实际使用情况,提出一种基于pieper准则的补偿方法,大大简化了辨识参数。
在文章的实验部分,采用激光跟踪仪、机器人本体和PC搭建硬件平台,使用RobotTest软件作为软件平台,对一台ER7L机器人本体进行误差补偿,按照工业机器人精度检测标准及方法对补偿前后机器人末端位置准确度进行对比,结果表明,定位精度由明显提升,充分验证了补偿效果。