工业机器人运动学参数与动态行为辨识技术

华中科技大学硕士学位论文

目录

摘要 ............................................................................................................... I Abstract ........................................................................................................III 目录 ............................................................................................................... I 1绪论.. (1)

1.1课题来源 (1)

1.2课题背景及意义 (1)

1.3国内外研究概况 (3)

1.4研究内容 (8)

2机器人运动学模型与操作空间优化 (10)

2.1引言 (10)

2.2COMAU NJ 220-2.7型机器人简介 (10)

2.3DH运动学建模方法 (12)

2.4NJ220机器人运动学建模 (16)

2.5NJ220机器人操作空间优化 (19)

2.6本章小结 (21)

3机器人运动学误差模型与补偿方法 (22)

3.1引言 (22)

3.2机器人运动学误差模型 (22)

3.3机器人运动学误差补偿 (36)

3.4NJ220机器人运动学误差建模 (37)

3.5本章小结 (40)

4基于球杆仪的位姿测量与误差辨识 (41)

4.1引言 (41)

4.2测量设备与装置设计 (41)

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4.3测量机理描述 (43)

4.4测量区域选择 (49)

4.5误差辨识算法 (51)

4.6本章小结 (53)

5机器人运动学参数辨识实验 (54)

5.1引言 (54)

5.2结构参数误差辨识实验 (54)

5.3结构参数误差补偿实验 (63)

5.4本章小结 (64)

6机器人动态行为辨识与加工实验 (66)

6.1引言 (66)

6.2机器人动态行为测定 (66)

6.3机器人加工实验 (74)

6.4本章小结 (76)

7总结与展望 (77)

7.1总结 (77)

7.2展望 (78)

致谢 (79)

参考文献 (80)

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1绪论

1.1课题来源

本课题得到以下项目的资助：国家自然科学基金重点项目“大型复杂零件机器人加工理论与技术”（项目编号：51535004）。

1.2课题背景及意义

在工业生产中，大量不同类型的工业机器人已被广泛采用。其主要应用的行业有食品包装及分拣行业、木材加工及家具制造业、橡胶及塑料工业、汽车及汽车零部件制造业、电子电气行业、航空航天制造业等。依据其应用的行业特征来看，可以发现对工业机器人的精度要求越来越高，特别是在航空、航天、能源等。

硬件系统和软件系统构成了机器人的整体系统。在机器人定型之后，若要改造它的硬件系统部分，其难度极大，所以机器人一般不会对硬件系统作出随意更改。在这种实际应用背景下，为提高机器人的实用灵活性和智能程度，机器人的软件编程能力就显得尤为重要。机器人通常有两种软件编程形式：On-Line Programming (在线编程)和Off-Line Programming (离线编程)。若机器人将要完成的工作较为简单，而且相对于工作时间来说示教时间不是很长，则在线示教编程是值得选择的最佳编程方式。但是，随着应用行业对柔性加工要求的提高、机器人应用场合越来越广且复杂程度越来越高、计算机应用技术的飞速发展，使得在线示教编程的缺点越来越被放大，因而机器人离线编程技术应运而生并得到了普遍的应用。与示教编程相比，离线编程系统有着以下优点：（1）若有新的生产任务需要进行编程，可以在让机器人在生产线上不停歇地工作的前提下，仍可完成程序的编辑，这就显著地减少了工厂停机时间，从而提高了生产效率；

（2）改善了编程者的编程环境，使得编程者远离危险的工作环境，提高了人身安全；

（3）通过离线编程软件所具备的修图及后置处理等功能能够非常方便快捷地优化

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