打捞机器人误差补偿方法研究
发布时间：2022-02-18 11:23
本文所研究的打捞机器人主要用于抓取高价值水面漂浮物,由于其自身结构,动力学特性,环境等因素,其实现自动化抓取的精度难以保证,因此本文主要针对影响其抓取精度的主要因素,进行研究,进而提高其抓取精度。本文以打捞机器人系统的8自由度机械臂为研究对象,以位姿精度提升为目的,对其误差模型和参数辨识及其补偿方式进行了研究,包括其正向运动学模型及其静态结构参数误差的建模,基于臂杆柔性的弹性变形误差模型建立,动力学模型的建立及其模态分析、参数辨识方法及其综合误差补偿方法进行了研究。误差建模方面,本文对研究对象打捞机器人的误差来源进行分析,对打捞机器人的运动学及其运动学误差模型进行了研究,基于打捞机器人的正向运动学理论和微动理论,并通过改进传统DH参数描述的不足,引入了MDH模型,并参考了MCPC模型,建立了从基座到末端操作手的完整的静态误差模型。然后根据误差模型的表达方式,及雅克比矩阵理论,将误差模型泛化,建立其广义误差模型。弹性变形误差方面,本文以臂杆柔性为主要影响因素,建立了打捞机器人在受到外力和自身重力情况下的柔性误差模型;并基于臂杆柔性,采用Hamilton原理,建立了打捞机器人刚柔耦合动力学...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状概述
1.2.1 运动学误差建模的研究
1.2.2 柔性误差建模的研究
1.2.3 误差参数辨识的研究
1.2.4 刚柔耦合力学及其模态分析的研究
1.2.5 误差补偿方法研究
1.3 论文的主要研究内容
第2章 打捞机器人运动学及静态误差建模
2.1 打捞机器人误差来源分析
2.2 打捞机器人运动学模型
2.2.1 基于D-H模型的打捞机器人运动学模型
2.2.2 MD-H模型
2.2.3 修正的MD-H模型
2.3 打捞机器人误差模型的建立
2.3.1 中间连杆的误差模型
2.3.2 末端操作手到末端法兰的误差模型
2.3.3 打捞机器人的总误差模型及其广义误差模型
2.3.4 打捞机器人的雅克比矩阵及其广义误差模型
2.4 仿真分析
2.5 本章小结
第3章 打捞机器人柔性误差及其动力学特性分析
3.1 连杆柔性误差理论
3.1.1 等截面臂杆的弹性变形
3.1.2 变截面机械臂的弹性变形
3.1.3 仿真分析
3.1.4 综合误差模型
3.2 打捞机器人动力学特性研究
3.2.1 建模方法
3.2.2 机械臂的坐标描述
3.2.3 系统动能的表达
3.2.4 系统势能的表达
3.2.5 基于Hamilton原理的系统动力学建模
3.2.6 振动分析
3.2.7 动力学模型
3.2.8 受到外力影响时候的关节振动分析
3.3 本章小结
第4章 打捞机器人的参数辨识和误差补偿研究
4.1 基于粒子群算法的静态误差参数辨识
4.1.1 粒子群算法概述
4.1.2 基于粒子群算法的打捞机器人运动误差参数辨识
4.1.3 粒子群参数辨识算法和适应度函数的设计
4.1.4 误差参数分组的研究
4.1.5 仿真分析
4.1.6 小结
4.2 基于RBF神经网络的误差补偿研究
4.2.1 RBF神经网络的概述
4.2.2 RBF神经网络训练过程
4.2.3 其他参数的设计及其初始化
4.2.4 打捞机器人的误差补偿
4.2.5 仿真分析
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光追踪仪的机器人标定及误差分析研究[J]. 徐天一,樊留群,王楠,刘放. 制造业自动化. 2020(04)
[2]6-UPS并联机器人运动反解误差建模及补偿[J]. 李帅,张学科. 机械工程师. 2020(02)
[3]基于BP神经网络的五轴数控机床热误差补偿建模[J]. 伍伟敏,文建平,孙慧,徐文庆. 内燃机与配件. 2020(02)
[4]基于激光扫描测量臂的工业机器人运动学标定[J]. 张绪烨,李群明,韩志强,郭惟伟. 机械传动. 2019(11)
[5]数控机床综合误差补偿中BP神经网络的应用研究[J]. 陈绍坤. 中国设备工程. 2019(16)
[6]串联6自由度机器人关节刚度辨识与误差补偿研究[J]. 芮平,乔贵方,温秀兰,张颖,王东霞. 机械传动. 2019(06)
[7]工业机器人在船体焊接中离线误差补偿方法[J]. 陈杰,蔡斯宸,钱峰. 组合机床与自动化加工技术. 2018(09)
[8]基于双目立体视觉的工业机器人在线温度补偿[J]. 邾继贵,张楠楠,任永杰,尹仕斌,郭寅,郭思阳. 光学精密工程. 2018(09)
[9]基于改进粒子群算法的机器人机构误差补偿[J]. 金宁宁. 科技通报. 2018(08)
[10]波浪补偿打捞机器人控制系统及方法[J]. 韩彬,卢道华,陈文君,王佳. 船舶工程. 2018(S1)
博士论文
[1]核反应堆水下异物打捞机器人系统分析与实验研究[D]. 黄晓辰.河北工业大学 2016
[2]机器人位姿误差的分析与综合[D]. 焦国太.北京工业大学 2002
硕士论文
[1]6自由度机器人位姿误差建模与补偿方法研究[D]. 覃志奎.华中科技大学 2018
[2]码垛机器人运动学标定方法研究[D]. 孙思嘉.天津大学 2018
[3]PR1400型焊接机器人结构优化与精度补偿[D]. 赵瑞文.南京理工大学 2017
[4]基于视觉定位的弹体搬运机械手设计与研究[D]. 贾志强.东北大学 2017
[5]Cyton Gamma 300七自由度机械臂逆解分析及控制[D]. 苏英.中北大学 2016
[6]六关节机器人误差补偿技术研究与实现[D]. 熊杰.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2015
[7]空间柔性机械臂的动力学建模和分析[D]. 魏进.哈尔滨工业大学 2013
[8]轻型柔性机械臂的误差分析与辨识[D]. 伍小凯.大连理工大学 2013
[9]基于旋量的SCARA工业机器人精度研究[D]. 刁常堃.浙江大学 2011
[10]基于GSM/GPS技术的鱼雷回收系统研究[D]. 安盛军.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3630745
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状概述
1.2.1 运动学误差建模的研究
1.2.2 柔性误差建模的研究
1.2.3 误差参数辨识的研究
1.2.4 刚柔耦合力学及其模态分析的研究
1.2.5 误差补偿方法研究
1.3 论文的主要研究内容
第2章 打捞机器人运动学及静态误差建模
2.1 打捞机器人误差来源分析
2.2 打捞机器人运动学模型
2.2.1 基于D-H模型的打捞机器人运动学模型
2.2.2 MD-H模型
2.2.3 修正的MD-H模型
2.3 打捞机器人误差模型的建立
2.3.1 中间连杆的误差模型
2.3.2 末端操作手到末端法兰的误差模型
2.3.3 打捞机器人的总误差模型及其广义误差模型
2.3.4 打捞机器人的雅克比矩阵及其广义误差模型
2.4 仿真分析
2.5 本章小结
第3章 打捞机器人柔性误差及其动力学特性分析
3.1 连杆柔性误差理论
3.1.1 等截面臂杆的弹性变形
3.1.2 变截面机械臂的弹性变形
3.1.3 仿真分析
3.1.4 综合误差模型
3.2 打捞机器人动力学特性研究
3.2.1 建模方法
3.2.2 机械臂的坐标描述
3.2.3 系统动能的表达
3.2.4 系统势能的表达
3.2.5 基于Hamilton原理的系统动力学建模
3.2.6 振动分析
3.2.7 动力学模型
3.2.8 受到外力影响时候的关节振动分析
3.3 本章小结
第4章 打捞机器人的参数辨识和误差补偿研究
4.1 基于粒子群算法的静态误差参数辨识
4.1.1 粒子群算法概述
4.1.2 基于粒子群算法的打捞机器人运动误差参数辨识
4.1.3 粒子群参数辨识算法和适应度函数的设计
4.1.4 误差参数分组的研究
4.1.5 仿真分析
4.1.6 小结
4.2 基于RBF神经网络的误差补偿研究
4.2.1 RBF神经网络的概述
4.2.2 RBF神经网络训练过程
4.2.3 其他参数的设计及其初始化
4.2.4 打捞机器人的误差补偿
4.2.5 仿真分析
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光追踪仪的机器人标定及误差分析研究[J]. 徐天一,樊留群,王楠,刘放. 制造业自动化. 2020(04)
[2]6-UPS并联机器人运动反解误差建模及补偿[J]. 李帅,张学科. 机械工程师. 2020(02)
[3]基于BP神经网络的五轴数控机床热误差补偿建模[J]. 伍伟敏,文建平,孙慧,徐文庆. 内燃机与配件. 2020(02)
[4]基于激光扫描测量臂的工业机器人运动学标定[J]. 张绪烨,李群明,韩志强,郭惟伟. 机械传动. 2019(11)
[5]数控机床综合误差补偿中BP神经网络的应用研究[J]. 陈绍坤. 中国设备工程. 2019(16)
[6]串联6自由度机器人关节刚度辨识与误差补偿研究[J]. 芮平,乔贵方,温秀兰,张颖,王东霞. 机械传动. 2019(06)
[7]工业机器人在船体焊接中离线误差补偿方法[J]. 陈杰,蔡斯宸,钱峰. 组合机床与自动化加工技术. 2018(09)
[8]基于双目立体视觉的工业机器人在线温度补偿[J]. 邾继贵,张楠楠,任永杰,尹仕斌,郭寅,郭思阳. 光学精密工程. 2018(09)
[9]基于改进粒子群算法的机器人机构误差补偿[J]. 金宁宁. 科技通报. 2018(08)
[10]波浪补偿打捞机器人控制系统及方法[J]. 韩彬,卢道华,陈文君,王佳. 船舶工程. 2018(S1)
博士论文
[1]核反应堆水下异物打捞机器人系统分析与实验研究[D]. 黄晓辰.河北工业大学 2016
[2]机器人位姿误差的分析与综合[D]. 焦国太.北京工业大学 2002
硕士论文
[1]6自由度机器人位姿误差建模与补偿方法研究[D]. 覃志奎.华中科技大学 2018
[2]码垛机器人运动学标定方法研究[D]. 孙思嘉.天津大学 2018
[3]PR1400型焊接机器人结构优化与精度补偿[D]. 赵瑞文.南京理工大学 2017
[4]基于视觉定位的弹体搬运机械手设计与研究[D]. 贾志强.东北大学 2017
[5]Cyton Gamma 300七自由度机械臂逆解分析及控制[D]. 苏英.中北大学 2016
[6]六关节机器人误差补偿技术研究与实现[D]. 熊杰.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2015
[7]空间柔性机械臂的动力学建模和分析[D]. 魏进.哈尔滨工业大学 2013
[8]轻型柔性机械臂的误差分析与辨识[D]. 伍小凯.大连理工大学 2013
[9]基于旋量的SCARA工业机器人精度研究[D]. 刁常堃.浙江大学 2011
[10]基于GSM/GPS技术的鱼雷回收系统研究[D]. 安盛军.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3630745
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3630745.html
