钻铆机器人静刚度分析与优化研究
发布时间：2021-10-29 19:05
工业机器人具有成本较低、灵活性好、智能化程度高的优点,在飞机装配制造领域得到了越来越广泛的应用,而现代飞机对性能和寿命的高标准,相应地对飞机装配质量提出了更严格的要求,但串联机器人结构弱刚性的固有特点,使其存在加工过程中的变形问题,这往往会导致系统加工精度不够以及加工质量不达标,甚至还会出现颤振的情况。因此,获取机器人静刚度参数,分析机器人工作空间内的刚度性能并研究改善的优化方法,对于保证机器人系统作业稳定性,改善系统加工质量具有重要意义。针对这一点,本文以钻铆机器人为对象,开展了机器人静刚度建模及参数获取、工作空间内刚度性能分析、基于刚度性能的位姿优化等内容的研究。首先,结合修正版的DH参数法和坐标系的齐次变换原理,建立了钻铆机器人的运动学模型,并使用Matlab中的机器人工具箱验证了模型的正确性。推导了机器人运动学正解,采用微分变换法构造了机器人雅克比矩阵,根据机器人雅克比矩阵,在假定连杆刚性的条件下,得到机器人关节刚度与末端操作刚度的映射关系,最终建立了机器人静刚度模型,并得出机器人操作刚度与位姿相关的结论。其次,使用激光跟踪仪与六维测力仪等高精度测量设备,设计并完成了机器人关节...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 课题来源与选题依据
1.3 国内外研究现状
1.3.1 机器人钻铆技术研究现状
1.3.2 机器人刚度研究现状
1.4 本文研究内容及章节安排
第二章 机器人运动学及静刚度建模
2.1 机器人运动学建模
2.1.1 DH参数法介绍
2.1.2 KUKA KR500L340型机器人运动学建模
2.1.3 机器人运动学模型的验证
2.2 机器人雅可比矩阵
2.2.1 机器人运动学正解
2.2.2 机器人运动学雅克比矩阵和力雅克比矩阵
2.2.3 KUKA KR500L340型机器人的雅可比矩阵求解
2.3 机器人静刚度建模
2.4 本章小结
第三章 机器人静刚度参数辨识
3.1 机器人关节刚度辨识实验
3.1.1 辨识原理
3.1.2 辨识实验设备
3.1.3 实验技术路线
3.1.4 标定机器人基坐标系与激光跟踪仪坐标系转换关系
3.1.5 标定测力仪坐标系与激光跟踪仪坐标系转换关系
3.1.6 力与变形测量实验
3.2 基于实验数据的静刚度参数获取与验证
3.3 本章小结
第四章 机器人工作空间刚度性能分析与位姿优化研究
4.1 机器人操作刚度矩阵性质分析
4.2 刚度性能评价指标
4.2.1 矩阵瑞利熵
4.2.2 变形椭球
4.2.3 力椭球
4.3 机器人工作空间刚度性能分析
4.3.1 蒙特卡洛法介绍
4.3.2 机器人工作空间
4.3.3 机器人工作空间刚度性能分析
4.4 基于机器人刚度性能的位姿优化
4.4.1 优化问题的数学模型
4.4.2 优化问题求解
4.4.3 优化实例
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附表
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型六自由度铆孔机器人刚度特性研究[J]. 梁诤,许勇,吕叶萍. 轻工机械. 2019(02)
[2]机器人工作空间求解的蒙特卡洛法改进和体积求取[J]. 徐振邦,赵智远,贺帅,何俊培,吴清文. 光学精密工程. 2018(11)
[3]机器人钻铆系统研究与应用现状[J]. 战强,陈祥臻. 航空制造技术. 2018(04)
[4]激光跟踪仪与机器人坐标系转换方法研究[J]. 向民志,范百兴,李祥云,隆昌宇. 航空制造技术. 2018(Z1)
[5]飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术[J]. 喻龙,章易镰,王宇晗,刘钢. 航空制造技术. 2017(09)
[6]机器人钻铆系统铆接单元及工艺技术[J]. 韩洁,肖庆东,杜兆才. 航空制造技术. 2017(06)
[7]飞机装配中的先进制孔技术与装备[J]. 康仁科,杨国林,董志刚,朱祥龙,郭东明. 航空制造技术. 2016(10)
[8]飞机数字化装配自动钻铆技术及其发展[J]. 陈修强,田卫军,薛红前. 航空制造技术. 2016(05)
[9]大型飞机研制中的若干数字化智能装配技术[J]. 董一巍,李晓琳,赵奇. 航空制造技术. 2016(Z1)
[10]机器人钻铆系统研究现状及发展趋势[J]. 杜兆才,姚艳彬,王健. 航空制造技术. 2015(04)
博士论文
[1]面向智能制造的机器人位姿误差动态修正技术研究[D]. 杨聚庆.北京工业大学 2018
[2]工业机器人精密制孔系统刚度特性研究[D]. 布音.南京航空航天大学 2017
[3]一类球坐标型混联机器人静刚度建模理论与方法研究[D]. 王友渔.天津大学 2008
硕士论文
[1]重载机器人关节刚度辨识与轨迹规划方法研究与实现[D]. 韩帅.东南大学 2018
[2]多机械臂协同加工系统静刚度建模与优化研究[D]. 汪博文.上海大学 2018
[3]铝合金侧墙焊缝磨削作业中工业机器人刚度建模研究[D]. 李骏驰.河北工业大学 2017
[4]6R机械臂末端拖曳与刚度可视化仿真及实验研究[D]. 党渊渊.浙江大学 2017
[5]双机器人协同钻铆系统研究[D]. 石鑫.浙江大学 2014
[6]机器人加工系统刚度性能优化研究[D]. 侯鹏辉.浙江大学 2013
[7]6R工业机器人整体刚度建模与弹性动力学分析[D]. 覃欢欢.华中科技大学 2013
[8]6R型工业机器人关节刚度辨识与实验研究[D]. 陈玉山.华中科技大学 2011
[9]工业机器人刚度的辨识方法与性能分析[D]. 张玄辉.华中科技大学 2009
[10]粒子群算法及其应用研究[D]. 方峻.电子科技大学 2006
本文编号：3465234
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 课题来源与选题依据
1.3 国内外研究现状
1.3.1 机器人钻铆技术研究现状
1.3.2 机器人刚度研究现状
1.4 本文研究内容及章节安排
第二章 机器人运动学及静刚度建模
2.1 机器人运动学建模
2.1.1 DH参数法介绍
2.1.2 KUKA KR500L340型机器人运动学建模
2.1.3 机器人运动学模型的验证
2.2 机器人雅可比矩阵
2.2.1 机器人运动学正解
2.2.2 机器人运动学雅克比矩阵和力雅克比矩阵
2.2.3 KUKA KR500L340型机器人的雅可比矩阵求解
2.3 机器人静刚度建模
2.4 本章小结
第三章 机器人静刚度参数辨识
3.1 机器人关节刚度辨识实验
3.1.1 辨识原理
3.1.2 辨识实验设备
3.1.3 实验技术路线
3.1.4 标定机器人基坐标系与激光跟踪仪坐标系转换关系
3.1.5 标定测力仪坐标系与激光跟踪仪坐标系转换关系
3.1.6 力与变形测量实验
3.2 基于实验数据的静刚度参数获取与验证
3.3 本章小结
第四章 机器人工作空间刚度性能分析与位姿优化研究
4.1 机器人操作刚度矩阵性质分析
4.2 刚度性能评价指标
4.2.1 矩阵瑞利熵
4.2.2 变形椭球
4.2.3 力椭球
4.3 机器人工作空间刚度性能分析
4.3.1 蒙特卡洛法介绍
4.3.2 机器人工作空间
4.3.3 机器人工作空间刚度性能分析
4.4 基于机器人刚度性能的位姿优化
4.4.1 优化问题的数学模型
4.4.2 优化问题求解
4.4.3 优化实例
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
致谢
参考文献
附表
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型六自由度铆孔机器人刚度特性研究[J]. 梁诤,许勇,吕叶萍. 轻工机械. 2019(02)
[2]机器人工作空间求解的蒙特卡洛法改进和体积求取[J]. 徐振邦,赵智远,贺帅,何俊培,吴清文. 光学精密工程. 2018(11)
[3]机器人钻铆系统研究与应用现状[J]. 战强,陈祥臻. 航空制造技术. 2018(04)
[4]激光跟踪仪与机器人坐标系转换方法研究[J]. 向民志,范百兴,李祥云,隆昌宇. 航空制造技术. 2018(Z1)
[5]飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术[J]. 喻龙,章易镰,王宇晗,刘钢. 航空制造技术. 2017(09)
[6]机器人钻铆系统铆接单元及工艺技术[J]. 韩洁,肖庆东,杜兆才. 航空制造技术. 2017(06)
[7]飞机装配中的先进制孔技术与装备[J]. 康仁科,杨国林,董志刚,朱祥龙,郭东明. 航空制造技术. 2016(10)
[8]飞机数字化装配自动钻铆技术及其发展[J]. 陈修强,田卫军,薛红前. 航空制造技术. 2016(05)
[9]大型飞机研制中的若干数字化智能装配技术[J]. 董一巍,李晓琳,赵奇. 航空制造技术. 2016(Z1)
[10]机器人钻铆系统研究现状及发展趋势[J]. 杜兆才,姚艳彬,王健. 航空制造技术. 2015(04)
博士论文
[1]面向智能制造的机器人位姿误差动态修正技术研究[D]. 杨聚庆.北京工业大学 2018
[2]工业机器人精密制孔系统刚度特性研究[D]. 布音.南京航空航天大学 2017
[3]一类球坐标型混联机器人静刚度建模理论与方法研究[D]. 王友渔.天津大学 2008
硕士论文
[1]重载机器人关节刚度辨识与轨迹规划方法研究与实现[D]. 韩帅.东南大学 2018
[2]多机械臂协同加工系统静刚度建模与优化研究[D]. 汪博文.上海大学 2018
[3]铝合金侧墙焊缝磨削作业中工业机器人刚度建模研究[D]. 李骏驰.河北工业大学 2017
[4]6R机械臂末端拖曳与刚度可视化仿真及实验研究[D]. 党渊渊.浙江大学 2017
[5]双机器人协同钻铆系统研究[D]. 石鑫.浙江大学 2014
[6]机器人加工系统刚度性能优化研究[D]. 侯鹏辉.浙江大学 2013
[7]6R工业机器人整体刚度建模与弹性动力学分析[D]. 覃欢欢.华中科技大学 2013
[8]6R型工业机器人关节刚度辨识与实验研究[D]. 陈玉山.华中科技大学 2011
[9]工业机器人刚度的辨识方法与性能分析[D]. 张玄辉.华中科技大学 2009
[10]粒子群算法及其应用研究[D]. 方峻.电子科技大学 2006
本文编号：3465234
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