冗余驱动并联机构运动学标定方法研究

发布时间：2020-05-20 18:41

【摘要】：近年来,冗余驱动并联机构由于其在运动奇异性,刚度,负载能力等方面良好的性能表现,越来越受到研究人员的关注。冗余驱动并联机构的冗余分支使得各运动分支内的铰链配合间隙更可控,因此该类机构理论上可以实现比一般非冗余驱动并联机构更高的定位精度。目前适用于非冗余驱动并联机构的运动学标定方法,无法直接应用于冗余驱动并联机构,为此本文针对冗余驱动并联机构进行了运动学标定方法上的研究,主要内容如下:(1)以3自由度并联机构2UPR-RPU为例,介绍以矢量微分法为核心的并联机构的误差建模方法以及基于基于外标定的运动学标定方法,并分析将这些方法应用于冗余驱动并联机构的可行性与难点。(2)以3自由度冗余驱动并联机构2UPR-2RPU为研究目标,分析当各分支驱动值无法满足几何约束时机构的运动状态。通过依次将不同分支上的驱动去除,把冗余驱动并联机构拆分为若干个非冗余驱动的子机构。经过分析,由于运动学误差和铰链配合间隙的影响,冗余驱动并联机构的各子机构末端点实际位置在一个可调整空间内,而完整机构末端点位置在所有可调整空间的交集内。(3)确定误差源,并分别基于几何法和数值法进行非冗余驱动子机构的误差建模,相互验证。对各子机构的误差映射雅可比矩阵进行预处理后,通过加权累加法得到冗余驱动并联机构的误差模型。(4)对2UPR-2RPU机构进行基于激光跟踪仪的外标定法仿真,以机构末端点名义位置与实际位置的偏差为优化目标,进行误差参数辨识,基于修正控制模型参数误差补偿。(5)搭建实验平台,进行参数辨识,并将结果补偿到机构的控制模型中后,机构绝对定位精度得到了显著提高,证明了误差建模以及参数辨识方法的有效性。本文丰富了机构运动学标定的理论研究,实现了标定方法在新领域的应用,同时也推动了冗余驱动并联机构的应用发展。
【图文】：

分布情况,末端点,刀具,分布情况

图 3.7 刀具末端点实际分布情况图末端实际位置预测的难度在于，在不同位型，也就是构输出位置的映射关系是不同的。在不同标定点上，每变化，且任意一条分支上间隙参数的变化会同时导致多准确预测机构末端的实际输出位置是十分困难的。然而位置组成了一个可能空间，可以确定的是冗余机构的实可能空间内。在上文提到各 Pi点位置较为接近的前提下中心作为冗余机构的实际输出位置。除此之外，，机构本空间内对成分布的特性，保证了这种做法一定的精度。4 41 11 1( , ) ( , ).4 4i ii i p f q ε ε p f q ε ε
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH112

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