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并联机器人轨迹规划中的运动误差补偿方法研究

杜义浩  
【摘要】:运动精度是并联机器人最重要的性能指标之一,直接影响并联机器人的工作性能,是制约并联机器人进一步发展的瓶颈。因此,研究并联机器人运动误差补偿方法,提高并联机器人运动精度具有重要的理论和实际意义。本课题基于对并联机器人运动误差影响因素和运动误差补偿方法研究现状的综合分析,研究机构误差和柔性误差引起的并联机器人运动误差,分别建立相应的补偿模型,进一步提出并联机器人轨迹规划中的运动误差综合补偿方法,提高并联机器人运动精度。具体研究工作如下: 首先,基于闭环矢量法建立并联机器人机构误差模型,通过机构误差仿真分析,获得并联机器人机构误差变化规律;基于有限元理论和Lagrange方程建立并联机器人柔性误差模型,构建柔性误差熵模型从能量角度定量描述并联机器人柔性误差,通过柔性误差仿真分析,获得并联机器人柔性误差变化规律。 其次,分别研究并联机器人轨迹规划中的机构误差补偿方法和柔性误差补偿方法:基于并联机器人机构误差模型,提出基于改进粒子群算法的机构误差补偿方法,修正关节空间内驱动杆期望轨迹,进而补偿并联机器人机构误差;基于并联机器人柔性误差模型,设计基于柔性误差熵和群搜索算法的驱动杆轨迹优化方法,进而补偿并联机器人柔性误差;通过仿真分析,分别验证并联机器人轨迹规划中的机构误差补偿方法和柔性误差补偿方法的有效性。 进一步,基于并联机器人机构误差补偿方法和柔性误差补偿方法,建立并联机器人轨迹规划中的机构误差和柔性误差综合补偿模型,并分析误差综合补偿过程中机构误差和柔性误差之间的耦合误差;研究并联机器人耦合误差补偿策略,提出并联机器人运动误差综合补偿方法,通过仿真分析,验证并联机器人运动误差综合补偿方法的有效性。 最后,基于并联机床实验平台进行实验研究,进行并联机床机构误差和柔性误差建模与分析;基于所研究的并联机器人运动误差综合补偿方法,构建并联机床运动误差综合补偿模型,利用并联机床进行并联机器人运动误差补偿模拟实验,验证本文提出的并联机器人轨迹规划中的运动误差补偿方法的可行性和有效性。


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