UR5型机器人的运动学分析与标定实验研究

发布时间：2017-12-25 23:11

  本文关键词：UR5型机器人的运动学分析与标定实验研究　出处：《浙江理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：六自由度工业机器人作为先进机电一体化的代表,是目前应用最为广泛的制造装备之一。衡量工业机器人性能的重要指标之一就是机器人的精度,工业机器人精度的评价标准分为绝对定位精度和重复定位精度。重复定位精度已达到了较高的水平,一般在0.1mm数量级,然而绝对定位精度难以满足工业上实用化的需求。因此,提高机器人的绝对定位精度在机器人标定技术中起着至关重要的作用。本文以串联的UR5型工业机器人为研究对象,从运动学建模、误差分析、参数辨识和误差补偿等方面,系统的研究了机器人的标定方法,并完成了实验验证。本文的主要研究内容和结论归纳如下:1)根据工业机器人的运动学原理,对六自由度关节型机器人的位姿精度给出评价方法,采用DH建模法针对UR5型机器人建立起了运动学模型,推导出该机器人的名义运动学几何参数,从而得到机器人末端位姿的转换公式,并通过了仿真验证。2)对影响机器人精度的误差进行归类分析,研究不同参数存在误差时,对机器人末端位置的影响程度。当机器人的关节坐标变量发生微小变化时,推导出坐标系间的变换关系,在修正了运动学模型奇异性的基础上,得到了机器人末端位姿的误差模型,并用仿真验证了在微小误差的前提下,该误差模型能够近似的反映出实际误差。3)对机器人误差模型中不同关节的参数冗余性进行研究,针对本文所研究的机器人构型,去除了误差模型中的冗余参数,降低了无法建模的误差对标定结果的干扰,提高参数辨识的鲁棒性。采用最小二乘法对误差参数值进行求解,在考虑外界干扰因素的情况下进行仿真验证,得出在经过六次迭代后的辨识结果与误差预计值基本一致。4)对机器人的标定方法进行实验研究,外部测量系统采用LEICA激光跟踪仪进行直接标定,建立起激光跟踪仪坐标系与机器人基坐标系的关系。通过优选后的测点位姿辨识出误差参数,并补偿到名义参数中。标定后机器人的位置平均误差由1.78mm降低至0.19mm,姿态平均误差由0.83°降低至0.13°,通过实验结果验证了本文的标定方法能够有效地提高机器人的绝对定位精度。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242

【参考文献】

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1 孙英飞;罗爱华;;我国工业机器人发展研究[J];科学技术与工程;2012年12期

2 李定坤;叶声华;任永杰;王一;;机器人定位精度标定技术的研究[J];计量学报;2007年03期

3 张效祖;工业机器人的现状与发展趋势[J];世界制造技术与装备市场;2004年05期

4 戴文进,刘静;机器人离线编程系统[J];世界科技研究与发展;2003年02期

5 宋月娥,吴林,田劲松,戴明;用于机器人离线编程的工件标定算法研究[J];哈尔滨工业大学学报;2002年06期

6 蔡鹤皋,张超群,吴伟国;机器人实际几何参数识别与仿真[J];中国机械工程;1998年10期

7 崔鲲,孙论强,吴林;V0l弧焊机器人结构参数标定和变换矩阵的建立[J];焊接;1996年09期

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本文编号：1334828