四坐标位姿测量仪设计研究与误差分析

四坐标位姿测量仪是针对某轻型汽车底盘前悬置横梁上四孔位姿测量设计的新型仪器·该测量仪以六自由度并联机构作为执行机构·能够迅速准确地到达被测孔的实际位置 ,测量头具有对非测量参数误差的自适应和自调整能力·采用比较法实现参数测量·该机构结构新颖 ,测量效率高·系统分析研究了各因素造成的测量误差 ,提出了减小测量误差的措施 ,从而为精确设计测量仪提供了可靠依据·四坐标位姿测量仪设计研究与误差分析@余晓流 @王启义 @赵明杨 @邹豪 @钱方美     

考虑减速机背隙的3-RRR并联机构的运动学标定

为了提高宏动并联平台的定位精度,推导了考虑减速机背隙的3-RRR并联机构误差模型,同时建立不考虑减速机背隙的误差模型用于对比,以验证该模型的有效性;通过实验测量末端平台位姿误差并分别辨识两个误差模型参数,根据距离反比法进行空间插值实现误差补偿并完成运动学标定.根据标定结果修正逆运动学模型,通过测量末端平台位姿误差分布可知,文中提出的考虑减速机背隙的误差模型优于不考虑减速机背隙的误差模型.文中提出的考虑减速机背隙的运动学标定提高了并联机构的定位精度,为该类并联机构用于高精密宏微结合提供了基础.     

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。     

四坐标位姿测量仪设计研究与误差分析

四坐标位姿测量仪是针对某轻型汽车底盘前悬置横梁上四孔位姿测量而设计的新型仪器·该测量仪以六自由度并联机构作为执行机构,能够迅速准确地到达被测孔的实际位置,测量头具有对非测量参数误差的自适应和自调整能力·采用比较法实现参数测量·该机构结构新颖,测量效率高·系统分析研究了各因素造成的测量误差,指出了减小测量误差的措施,从而为精确设计测量仪提供了可靠依据·     

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.     

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.     

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.     

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，给定各结构参教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．     

并联机器人误差辨识研究

本文对考虑输入误差、间隙及结构参数误差的并联机器人位姿误差进行了研究,并在此基础上对机械手的位姿误差进行了统计分析。从统计分析的位姿误差表达式入手,应用最小二乘技术,对矛盾方程组求解,导出了并联机器人机构的各个原始误差参数的数学表达式。利用该数学表达式,可方便地求出其机构的输入参数偏差,运动副间隙和结构参数误差等多种原始误差数值。     

虚拟轴机床机构误差分析

该文对并联机构在现代机床上的应用作了论述,建立了虚拟轴机床并联机构的一种误差分析方法,应用坐标变换原理导出了双三角并联机构水平姿态时的误差方程组;分析了误差方程组的线性和非奇异性,给出水平姿 态时的位姿误差正解;对工作空间中心线的误差分布规律进行了仿真,绘制了其误差分布曲线。     

一种串联机器人的随机误差分析方法

利用旋量理论,通过定义关节处的误差运动旋量,建立了包含结构参数误差的串联机器人误差模型. 在此基础上,提出了一种将Monte Carlo方法与串联机器人误差模型相结合的随机误差分析方法,用于揭示机器人末端位姿误差的概率特性. 并以直角坐标装配机器人为例,在Matlab软件环境中进行了仿真,得到了机器人末端随机位置误差在工作空间内的分布规律. 仿真结果表明,该方法正确、有效,仿真得到的随机误差特性对标定精度的提高以及最优工作空间的选择具有重要意义.      

含运动副间隙平面机构位姿误差分析

将误差分析理论、优化技术与虚位移原理相结合,讨论了含运动副间隙平面机构的位姿误差,提出了一种机构位姿误差数值计算方法.利用虚位移原理,讨论了平面机构原始误差与输出端位姿误差间的映射关系;建立了平面机构中常见原始误差的数学模型,推导出平面机构输出端位姿误差表达式.根据优化思想,进一步探讨了输出端位姿误差的极值表达式.在已知各构件原始误差的情况下,通过计算机程序可以迅速得到含间隙的平面机构输出端的位姿误差.与其他同类方法相比,这种方法概念清晰,无需施加特定的外力,通用性强.     

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.     

精密并联机器人系统误差的分析与补偿

为减小机构末端定位误差,提高精密并联机器人运动精度,以6-HTRT并联机构为结构模型,分析了机构的各种制造误差。首先在机构上开发了一种新型虎克铰链,同时采用了预紧装置;然后在控制系统中引入DSP高性能数据处理器;最后,用矢量构造的方法计算机构速度Jacobian矩阵,用数值法计算位置正解,用构造法计算误差Jacobian矩阵,对机构末端误差进行补偿。通过以上措施,可以使系统的精度提高到机构重复运动精度的3倍左右,满足精密并联机器人工作的精度要求。其中,软件误差补偿算法不受并联机构类型的限制,有较大的适用范围。     

3-(P)US/PU 3自由度并联机构运动学优化设计

研究了一种带恰约束从动支链的3自由度并联机构的运动学优化设计.该机构采用3-PUS/PU拓扑结构,可实现一维平移和两维转动自由度.在构造出该机构全速度雅可比矩阵的基础上,以支链误差传递率为性能指标,在考虑必要机械约束的基础上,采用遗传算法实现了该机构的尺度参数优化设计,并给出相应算例.由实例可知,经优化得出的尺度参数合理.此优化方法同样适用于其他类似并联机构的运动学设计.     

3 PRS serial parallel machine tool error calibration and parameter identification

3PRS serialparallel machine tool consists of a 3degreeoffreedom (DOF) implementation platform and a 2DOF XY platform. The error modeling and parameter identification methods were deduced based on 3PRS serialparallel machine tool. 3PRS serialparallel machine tool was researched, 〖JP2〗and the mechanism of error analysis, modeling, identification of error parameters and measurement equipment for the use of agency error of measurement were conducted. In order to achieve the geometric parameters calibration and error compensation of the serialparallel machine tool, the nominal structural parameters of the controller was adjusted by identifying the structure of the machine tool. With the establishment of a vector space size chain, we can do the error analysis, error modeling, error measurement and error compensation can be done.     

一种6-SPS并联机器人精度分析算法

通过对 6—SPS型并联机器人位置输入输出方程微分 ,分析并联机器人结构误差对机器人末端误差的影响 .当结构误差和末端误差都是微小量时 ,机器人误差模型为线性数学模型 ,仿真证实该算法可对 6—SPS并联机器人进行精度分析 .     

并联机床驱动杆铰链位置误差分析

为提高并联机床运动精度,解决其铰链误差对运动精度的影响问题,以东北大学开发的3-PTP并联机床为分析对象,采用叠加原理,建立三自由度并联机构驱动杆铰链误差模型;采用矩阵范数分析驱动杆铰链误差对动平台终端运动精度的影响规律.分析表明,结构参数λ大,不利于减小工作空间内动平台位置误差的最小值,但对其最大值影响不大.该误差模型的建立为此并联机床进一步优化机构设计参数以及误差补偿奠定了基础.     

基于广义几何误差模型的微机器人精度分析

为描述各种误差源对机器人本体产生的影响 ,提出了一个用于微机器人精度分析的通用方法。通过任意两坐标系间的向后微分关系 ,利用运动学方程以及并联机构的环路特性 ,建立了微机器人的广义几何误差模型。利用此模型 ,可以对微机器人进行精度评估和误差修正。该方法可推广应用到一般并联机器人的误差建模和精度分析