基于3—RRRT并联机器人位置反解的精度分析.pdf

无津理T 大学硕士学位论文摘要本文对3 - R R R T 并联机器人的精度分析问题进行了比较深入的理论研究运播3 - R R R T 并联机器入镜置反解分析，建立了3 - R R R T 并联机器入输出位姿误差反 解的数学模型提出了3 - R R R T 并联机器人位姿误差的分析方法该反解模型的建模方法夯逶麓予葵它并联掇器大致空翘投鞠酌误豢分辑；辩予3 - R R R T 荠联祝器入类蔽稷籀及其演化构型，给定镑结构参数误差，应用此反解模型可直接得出并联机构输出位姿误差，从理论上为定量分掇各缕蕊参数误差对竣鹭强姿误差的影响提供魏提条{ 譬从单条支链单个结构参数误差到多条支链多个结构参数设差，比较全面的分析了结构参数对输出位姿误燕的影响问题，并且应用姒T L A B 语言及其优化工具箱，实例验诞了该精度分祈方法的j F 确经通过仿真结采，分析了对荠联机器入末端位姿正负偏差影响最大的结构参数必键词：3 - R R R T 著联撬嚣A ，位置反瓣分桥，谈差建摸，精凄分辑天淖理工人学碛士学位论文A b s t r a c t Ad e e pt h e o r e t i c a ls t u d yo nt h ea c c u r a c ya n a l y s i so f3 - R R R Tp a r a l l e lm a n i p u l a t o rh a sb e e nc a r r i e do u ti nt h i sd i s s e r t a t i o n ．B a s e do nt h ei n v e r s ep o s i t i o na n a l y s i so ft h e3 - R R R Tp a r a l l e lm a n i p u l a t o r , t h em o d e lf o rt h ep o s ee l l ' O ra n a l y s i so ft h ee n de f f e c t o ro f3 - R R R Tp a r a l l e lm a n i p u l a t o rh a sb e e nf o r m u l a t e da n dt h ea n a l y s i sm e t h o do ft h ep o s ee r r o ro ft h e3 - R R R Tp a r a l l e lm a n i p u l a t o rh a sb e e np r o p o s e d ．A sf o rt h e3 - R R R Tp a r a l l e lm a n i p u l a t o ra n di t sr e l e v a n tc o n f i g u r a t i o n ，t h ep o s ee l i O l So ft h ee n de f f e c t o rc a nb ed i r e c t l yo b t a i n e dw h e nt h es t r u c t u r a lp a r a m e t e r sa r eg i v e n ．I tp r o v i d e st h ep r e c o n d i t i o no ft h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so ft h ei n f l u e n c eo fe l i O r so ft h es t r u c t u r a lp a r a m e t e r sl a i do nt h ep o s ee r r o ro ft h ee n de f f e c t o ri nt h e o r y ．T h i sm o d e l i n gm e t h o dc a na l s ob eu s e dt ot h ea c c u r a c ya n a l y s i so fo t h e rp a r a l l e lm a n i p u l a t o r sa n ds p a t i a lm e c h a n i s m s ．T h i sd i s s e r t a t i o nd e a l ss y s t e m a t i c a l l yw i t ht h ee f f e c to fs t r u c t u r a lp a r a m e t e r so nt h ep o s ee r r o ro ft h ee n de f f e r c t o r ，r a n g i n gf r o ms i n g l es t r u c t u r a lp a r a m e t e re r r o ro fo n ec h a i nt om u l t i ．s t r u c t u r a lp a r a m e t e re r r o r so fm u l t i - c h a i n s ．T h ec o r r e c t n e s so ft h i sa c c u r a c ya n a l y s i sm e t h o dh a sb e e np r o v e dt h r o u g hs i m u l a t i o nb ya p p l y j n gt h eM A T L A Bl a n g u a g ea n di t so p t i m i z e dt o o l b o x ．F i n a l l y , t h es t r u c t u r a lp a r a m e t e rw h i c hi n f l u e n c e st h ep o s ee r r o ro ft h ee n de f f e c t o ro ft h e3 - R R R Tp a r a l l e lm a n i p u l a t o rt h em o s ti sa n a l y z e db a s e do nt h er e s u l t so ft h es i m u l a t i o n ．K e yw o r d s ：3 - R R R Tp a r a l l e lm a n i p u l a t o r , i n v e r s ep o s i t i o na n a l y s i s ，e r r o rm o d e l i n g ，a c c u r a c ya n a l y s i s独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁洼墨兰盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意学位论文作者签名：苗意杆签字日期：淅} 年r } 月玎日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨洼堡墨盘堂有关保留、使用学位论文的规定特授权叁盗堡兰盘至可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件 保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：为忘、杯导师签名：壹渺珲￡- - -签字日期：加D r 年『棚> i - 日签字日期：泐f 年J 2 月“日鹅一章绪论第～章绪论l 1 势联机器人的发展及其应咫机器人的发展时间虽然不长，但其发展速度很快，其应用范围在迅速扩大，已涉及工业、农业、运输、医学和科学研究等各个方面，其中尤以工业应用最广，如用机器人进行热处理、焊接、喷漆、锻造、装配、检验和搬运等在工业中有感觉的机器人装配零件，清理铸件，对曲线型焊件进行焊接能行走的机器人可以用来在纺织厂进行巡回接头，在工段内部、工段之间以及车间之间进行装卸和搬运工件或在仓库里代替搬运工人机器人在糖厂中代替人包装糖果。

在农业中机器人可以挤牛奶，根据田地实际情况进行灌溉在交通管理中机器人可以代替指挥人员在邮政部门机器人能处理包裹信件在医院里机器人可代替医务人员进行例行监护，机器人为盲人引路以及帮助残疾人料理生活在家庭中可以用机器人带领儿童散步，在照相馆里由机器人为顾客照相，在海下用机器人探矿、勘查机器人还能救火，在有辐射条件下代替人操作美苏都采用过机器人在月球或星球上探测最初设计人员采用开环串联结构来设计机器人操作臂，可以使操作臂非常灵活，而且工作空间大然而，它的悬臂结构使其承载能力十分有限，从强度考虑，连杆势必做得很笨重同时，重载下构件的弯曲和高速运行下的震动都是不可避免的另外，串联机器人工作空问大却使得其定位精度不高尽管串联机器人技术及其应用相对比较成熟，但其结构上所存在的缺陷使它在要求高刚度和高精度的场合受到限制为此，研究人员希望寻找可替代的新结构，并联机构因此引起了人们的关注由于并联机器人的通常构造是以几条运动链连接固定平台与末端执行器，这就允许驱动器被安装在接近固定平台的位置，从而提高了机构的负载能力，优化了机构的动力学性能，提高了精度及刚度在1 9 6 5 年称为S t e w a r t 平台的一种6 自由度机构被提出来，该机构能产生一般空间运动，可以模拟飞行条件，因而用于飞行模拟器，但其后一段时间并未引起学术界和工程界更多的重视。

1 9 7 8 年，机构学教授t l u n t ”1 提出将S t e w a r t 飞行模拟器这种并联驱动机构作为机器人机构，并指出这种并联机器人在结构上比串联机器人有很大优势1 9 8 3 年H u n t “”用螺旋理论研究了并联机器人的机构运动学问题，对并联机器人的几何奇异性进行了分析1 9 8 6 年F i c h t e r 1 完成了S t e w a r t 平台的初期研究工作，推导出一般S t e w a r t 平台的运动学方程，初步建立了不计摩擦条件下的动力学方程1 9 8 7 年M e r ] e t ””论述了S t e w a r t 平台运动学方程的求解，雅可比矩阵及工作空间截面的确定问题进入九十年代，并联机器人领域的研究又取得了长足的进步，一些新的进展和新的研究方法被不断取得黄真以反螺旋方法为基本研究工具，并以此为基础建立了一整套并联机构运动学的研究方法M e r l e t 用G r a s s m a n 几何从空间几何学的角度研究机构运动学高峰提出了用运动学图谱来进行机构的运动学分析赵新华用逐次逼近的数值方法研究并联机构的正解问题以及采用机构瞬时运动的方法研究并联机器人的奇异位形。

第一章绪论与串联机器人相比，由于并联机器人具有刚度大，承载能力强，精度高等优势遮藏键傻獗突人爨考虑g l 霉将其怒予要求承载戆力大、精度要求痣夔应用矮壤，翅壤猿铡造业，因而并联机器人越来越多地用于并联机床的研究中采用并联机构，利用机器人技术，实现高麟度测量及加工，是机器人技术向数控技术的拓矮，为实现极嚣入和数控技术～体仡奠定了基础实际威用中，它幂j j 用伸缩秆嵌度的交化驱动主轴部件，实现加工轨迹所需要的运动与传统数控机床相比，并联运动机床具有结构简单、制造方便、溺侄静、精度离等往点嚣翁，并联瓿器天应瘸领域胃渡涉及掰：运动模掾器，工韭税器人，并联运动机床，医用机器人，微定位机器人，天文望远镜等束来并联机器人在爱瘸、军工、靛天矮域及其毽祷耱牙效孛罄毒整卡分广泛豹应翔蔫景1 ．2 国内外研究状况综述并联机器人是由多个相同类型的运动链在运动平台与固定机架之间以并联方式连接而成的，输出端执行器装在可移动平台上这种结构使并。