并联Stewart机构位姿误差分析

从并联机构与串联机构的运动学等效,并联机构本身特征与并联机构实际工作空间出发,考虑各分支末端误差对最终运动平台末端误差的影响,提出了并联机构位姿误差放大因子分析法·依据位姿误差放大因子具有对误差定量分析的特点,该分析方法既可用于机构参数优化,又可用于结构精度设计·最后,给出了一个实例说明本方法的有效性·     

六自由度并联微动机器人全闭环控制系统研究

为了提高基于压电陶瓷驱动的3-PPSR并联微动机器人的定位精度,将一种电容式微位移传感器集成于并联机构上,采用六点式测量法同时得到并联机器人末端六个自由度的位姿.使用微位移循环修正法进行误差分析和补偿,确定初始误差并在此基础上提出了有效的误差补偿方法.在已有的压电陶瓷闭环控制的基础上,利用测量所得的并联机构末端位姿作为反馈信号,采用模糊PID控制法实现了整个机构的闭环控制.     

基于激光跟踪仪的Delta并联机构运动学误差标定

以Delta并联机构为研究对象,建立了Delta并联机构的运动学误差模型,对影响其末端精度的几何误差源进行了分析,并指出这些几何误差源可简化为18项.以激光跟踪仪作为测量工具,提出一种步进迭代的误差参数辨识方法,该方法利用Delta并联机构操作空间与关节空间之间的映射关系,通过优化多个检测点相互之间的理论距离与实际距离的残差,计算出Delta并联机构的各项几何误差参数,进而修正Delta并联机构的运动学模型,标定后机构末端精度由1.0,mm数量级提高至0.1,mm数量级,实验结果表明了文中所述方法的有效性和普遍性.     

3-PRS并联机构误差运动学分析及辨识

少自由度并联机构是并联机构的重要分支之一。和全自由度并联机构相比,由于受到运动约束,因此在运动学标定的过程中需要对此加以分析,结合运动学方程组得到完整的辨识矩阵。该文基于3-PRS少自由度并联机构,首先对少自由度并联机构运动学标定进行误差建模,通过理论分析得到最简化的误差模型,并使用遗传算法进行了测量位姿选择,其次通过仿真计算验证了分析的正确性和有效性,最后结合仿真结果提出一种误差辨识能力分析方法。     

基于微分法串联机器人的误差敏感度分析

为了提高串联机器人的绝对定位精度,提出了一种基于微分法和矩阵法的机器人误差源分析方法.首先分析单个连杆姿态矩阵的微小误差;然后利用积分法分析多个连杆末端的位姿误差,采用微分法和修正Denavit-Hartenberg(MDH)运动学模型,对末端位姿误差的敏感度进一步分析;最后通过Matlab软件分析,分别得出机器人4个关节的扭角和转角对末端位姿影响的曲线图,以及连杆长度和偏移量对末端位姿影响的曲线图,对影响末端位姿的几何参数进行运动学误差分析和规避,即可从源头上解决串联机器人绝对定位精度的问题.     

6自由度绳牵引并联机构的运动学参数标定

首先提出一种8根绳牵引的转动自由度解耦的6自由度并联机构,并建立其运动学模型．接着引入用 2个倾角计对6自由度绳牵引并联机构进行运动学参数标定的方法,并利用该方法对该机构的49个主要运动学参数进行辨识．最后,通过计算机仿真,对辨识结果进行验证,从而为提高该机构动平台的位姿精度莫定理论基础．这种标定方法适用于一般6自由度绳牵引并联机构的运动学参数标定,在标定时也可用相似的测量仪器来代替倾角计．同时,可在控制系统中在线嵌入其对应的标定修正模块,以便连续地补偿机构的运动学参数误差．     

丝网印刷XY-Theta并联平台的定位精度分析及标定

针对一种特殊的用于丝网印刷的平面三自由度并联对位平台,提出了一种改进的误差建模和运动学标定方法.首先,利用平面对位机构的特点,结合矢量法和解析法,构造出动平台位置、姿态误差与几何误差之间的映射关系,得到了误差雅克比矩阵.然后,通过灵敏度分析,评估了各个几何误差源对终端位姿误差的影响.接着,通过辨识性分析,确定了标定几何误差源,随机选取多个位形建立误差辨识矩阵来对几何参数误差进行辨识.Matlab仿真结果显示,辨识值与设定值间的误差小于5%.最后,利用双频激光干涉仪、千分表等测量工具进行运动学标定实验,结果初步验证了标定方法的有效性和实用性.     

立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的位姿运动学分析

给出所设计的立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的模型;在该模型的竖直平面上对末端执行器进行了详尽的位姿运动学分析,提出了封闭矢量四边形法则在求解所有的不规则几何图形的位姿运动学逆解时都适用的观点.文中运用力矩平衡法确定其质心位置的方法;又根据封闭矢量四边形法则,建立了运动学位姿逆解模型,利用Moore-Penrose逆求解运动学位姿正解;最后在所规划的椭圆轨迹下,采用Simulink仿真软件进行了末端执行器的运动轨迹和绳长变化规律的仿真.研究表明:在所规划椭圆轨迹下,所有绳长的变化是连续的;位姿运动学正逆解相互验证表明所采用的算法是正确且通用的.     

冗余驱动的托架式并联调姿机构动力学建模

飞机装配领域广泛使用托架式调姿机构进行工件位姿调整,由于托架质量大、惯性大,导致其运动学控制困难,需要引入动力学控制.确定了位姿反解时调姿机构位姿参数中的独立变量与位姿正解时驱动量中的独立变量,以此为基础进行了速度与加速度正反解分析,然后利用牛顿—欧拉法对一新型三自由度冗余驱动的自动钻铆托架式并联调姿机构进行了动力学建模;考虑定位器移动副摩擦的影响,结合伸缩筒变形协调性分析、调姿机构位姿误差与结构误差分析,建立球铰处作用力、伸缩筒顶端变形量、调姿机构位姿误差、球铰中心点位置误差之间的补充方程,增加动力学模型中约束方程个数;采用Matlab与Adams进行了动力学模型的相互验证,证明了建模方法的有效性,该方法可用于其他类型基于定位器的并联机构动力学控制.     

一种6-THHT并联机器人位姿检测方法

为了实时给出6-THHT并联机器人的末端执行器的精确位姿,该文对一种能覆盖并联机构全工作空间的附加中心轴测量装置的多传感器检测技术进行了系统研究.利用D-H矩阵建立测量模型并设计了求解算法,结合实验获得的测量机的6个运动链参数,计算出某一时刻末端执行器的实际位姿状态.该检测装置已成功应用于并联机构结构参数的标定,以其作为控制系统的反馈环节,可为并联机器人的大闭环控制提供依据.     

一种可实现两平动自由度并联机构运动学标定方法

针对一种两平动自由度并联机构，提出了一种识别几何参数误差的方法，能有效补偿机构的动平台位姿耦合误差．忽略两组平行杆的相对杆长误差，将机构简化成仅含转动副的5杆铰接机构，建立了含有8个几何参数误差模型，即4个杆长误差和4个主动关节铰点坐标误差．研究表明，并联拓扑结构使动平台沿两个正交轴的位置误差和姿态误差具有强耦合性．给出标定坐标系原点，通过仅检测动平台沿标定坐标系任一单轴的位置误差，识别出系统的几何误差全集．计算机仿真和实验结果表明，通过这种方法，可使机构的动平台定位精度达到0．05mm．     

大射电望远镜馈源精调试验平台的标定

为提高大射电望远镜馈源精调试验平台的定位精度,提出基于激光跟踪仪测量的标定方法.激光跟踪仪可间接测量出平台的空间6自由度位姿.为保证参数辨识性能,在腿长输入空间内选择测量位形.进行了仿真研究和实际试验,并检验了误差补偿后的实际精度效果.采用较少的测量数据时,精度仍有明显的改善效果.通过标定,试验平台定位精度大约提高到0.2mm,满足了大射电望远镜馈源精调的定位要求.试验结果证明基于激光跟踪仪测量标定大射电望远镜馈源精调平台是可行的.     

基于模型和数据驱动的机器人6D位姿估计方法

提高运动精度是机器人执行精密操作的基础.该文针对重载操作造成的机器人末端结构变形问题进行位姿补偿研究.首先,提出了基于模型和数据驱动的机器人末端6D位姿估计方法,该方法利用基于Gauss过程回归的机器人运动学误差模型获得部分目标点空间位置的预测值;然后,提出了基于测量平差的位姿修正方法,对目标点位置的实测值和预测值进行...     

基于单目视觉的Delta机器人零点标定方法

针对实际工程应用中少自由度高速抓放并联机器人的精度问题,提出了一种基于视觉测量的快速标定方法.以Delta机器人为例,通过系统分析和机构合理简化,建立了零点误差模型.构造出基于单目视觉平面测量的零点误差辨识模型,借助单目视觉仅检测机器人动平台沿水平面运动时末端x、y向的位置误差,识别出零点误差,进而修改零点位置实现末端位置误差补偿.标定实验结果表明该方法简单、有效、实用性强.     

两操作模式2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构误差建模及精度设计

为提高多操作模式并联机构末端位姿精度,确定各误差源对机构末端误差的影响规律及其最优值,以一种两操作模式2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构为对象,研究其误差建模及其零件公差优化设计方法。运用矢量法建立了可兼顾两种操作模式的机构位置逆解模型;基于R(SS)_2支链和R(RR)_2(RR)_2支链的误差模型,建立了2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构两种操作模式统一的整机误差模型。提取不同操作模式下2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构末端不可补偿误差,建立了末端不可补偿误差与各误差源的映射关系。基于灵敏度分析得到了两种操作模式下各误差源对末端不可补偿误差的影响规律,结果表明影响机构末端位姿精度的关键误差源共有23项。综合考虑两种操作模式下机构末端位姿精度,提出了以各零件尺寸误差灵敏度系数为权重系数而构造的机构尺寸公差总和最大为目标函数的精度优化模型。通过算例得到在给定精度条件下各关键误差源尺寸最优公差,为机构零件制造装配提供依据。     

基于视觉的六自由度机械臂运动学参数辨识

提出一种新型低成本的基于单目视觉的机器人末端位姿测量方法,设计并实现了六自由度机械臂的运动学参数辨识。采用分级测量方法和标定板绝对编码方法,解决了当前视觉测量过程中测量范围小、测量精度受相机畸变影响大等问题;使用基于位置误差的运动学参数辨识模型和单目视觉测量系统,简化了机器人的标定过程。最后,通过实验验证了方案的实用性和有效性。     

六自由度混联机构运动学分析

混联机构结合了并联机构和串联机构两者的优点,有效地扩大了机器人的应用范围.提出了一种由两个不同的三自由度并联机构串接而成的混联机构,对其进行运动学分析,分别求取上下两个并联模块的运动学正解方程,从而得到整个混联机构的运动学正解.通过给定机构结构参数和驱动输入参数,用一组算例求得运动学动平台位姿,并画出三维机构位姿状态图模型,更加直观地了解机构的位姿状态.然后求解其运动学逆解,按照运动学正解结果,给定机构的两组位姿,求得此时机构的驱动输入参数及各转动副的状态,对比正反解的结果,进而验证了双并联型混联机构运动学正反解模型的正确性.最后,在运动学分析的基础上,利用极限坐标搜索法,结合混联机构的运动学反解,给出机构工作空间求解的算法.给定机构的结构参数,考虑杆长约束、关节转动副约束及杆件干涉等影响条件下,利用数值搜索法在圆柱坐标系中搜索工作空间的边界.在Matlab软件中仿真得到混联机构在给定不同姿态下的位置工作空间和给定位置下的姿态工作空间.     

基于模型的工业机器人误差参数标定技术研究进展

 为提高机器人末端控制精度,围绕基于模型的工业机器人误差参数标定技术,总结了其应用在高精度机械加工制造领域时存在的误差参数不完整、标定成本高和标定精度不满足工业需求等关键问题;综述了误差参数标定模型建模方法、机器人末端位姿测量技术、误差参数辨识技术和误差补偿技术4个方面的进展,分析了处理复杂标定任务时基于模型的误差参数模型标定技术的主要难点进行总结,针对传统建模方法不再满足标定需求、现有自标定技术测量精度不够、传统线性辨识算法在辨识矩阵奇异或存在冗余参数时无法得到准确的辨识结果、如何高效获得和处理测量得到的误差数据等难题,提出了可行性解决方案及发展方向。     

并联6-SPS机构位姿误差分析

结合并联机构的特点,应用机器人微分关系建立了并联6 SPS机构位姿误差分析的正解模型,给定各结构参数误差即可得出主轴端的位姿误差.应用此模型可定量分析结构误差对主轴端位姿误差的影响.为并联机器人的精度综合提供了理论依据.     

一种并联结构拟人肩关节的误差分析

并联机构由于其自身的结构特点,正引起人们越来越多的关注.基于球面三自由度并联机构,研制一种肩关节样机,对这种肩关节样机进行误差分析.基于其结构布局特点,在考虑各主要零部件的加工与装配误差等情况下,推导出这种肩关节的误差模型公式,定义了终端平台姿态误差和误差灵敏度系数,分析了终端平台误差在工作空间内的分布规律及各主要误差源对终端平台误差的影响情况,为这种肩关节样机的标定、运动学补偿及应用提供了理论基础.