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《河北工程大学》 2020年
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基于改进四阶矩的机器人运动可靠性评估方法研究

陈鹏  
【摘要】:机器人末端位姿误差影响末端定位精度,研究机器人运动可靠性对其正常工作具有重要意义。通过机器人运动可靠性评估得到机器人可靠性以及各参数灵敏度成为机器人设计、优化的不可缺少的一部分。在机器人工作过程中影响末端位姿准确性的因素有很多,由此导致机器人末端的实际轨迹与理想轨迹存在偏差,使得机器人无法满足工作需求。因此,确保机器人运动可靠性成为机器人设计的重中之重。本文提出了一种基于改进四阶矩估计方法的机器人运动可靠性评估方法,通过对四阶矩估计方法进行优化得到改进四阶矩估计方法,改进四阶矩估计方法综合均值、方差、偏度、峰值,采用迭代法优化拉格朗日乘子,减小了特殊个体的影响,大大减小了假设偏差,计算精度、准确性更高,能够同时应用于串联、并联机器人,且适用于任意分布类型的可靠度求解,更符合工业机器人可靠性的要求。同时求解机器人的参数灵敏度,确定参数优化目标,便于后续优化。本文主要内容包括:(1)引进等效极值原则推导机器人的极限状态函数,建立概率密度函数模型,引进拉格朗日乘子法,优化拉格朗日乘子并代入概率密度函数模型中得到改进四阶矩可靠性评估模型。(2)针对串联六轴焊接机器人的运动可靠性问题进行分析,确定影响串联六轴焊接机器人运动可靠性的主要因素,建立串联六轴焊接机器人的运动学模型,进行正运动学与逆运动学分析。通过设定的轨迹采用改进四阶矩法对串联六轴焊接机器人进行可靠性评估。(3)针对新型2SPR-2RPU并联机构的运动可靠性问题进行分析,确定影响新型2SPR-2RPU并联机构运动可靠性的因素,建立新型2SPR-2RPU并联机构的运动学模型,确定新型2SPR-2RPU并联机构位置逆解。通过设定的轨迹结合新型2SPR-2RPU并联机构位置逆解采用改进四阶矩方法对新型2SPR-2RPU并联机构进行可靠性评估。(4)分别通过蒙特卡洛法、四阶矩方法对串联六轴焊接机器人及新型2SPR-2RPU并联机构进行可靠度求解,通过三种方法对比,验证了改进四阶矩法的正确性与准确性。
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2020
【分类号】:TP242

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