焊接机器人精度测量方法研究.doc

摘要:工业机器人是最典型的机电一体化产品,应用范围极为广泛。工业机器人作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用,已成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。工业机器人中，焊接机器人尤为典型，其优良的使用性能在工业生产中起到不可替代的作用。机器人的精度是衡量其性能的一个重要指标，涉及多个方面的因素，在自主研发过程中，如何测量和评价机器人的精度是必须解决的问题。

针对工业机器人标定，论文结合机器人的实际机构特点，运用D-H方法建立了机器人的连杆坐标系，在此基础上进行了机器人运动学正逆解详细推导及求解。针对工业机器人的机构特点，分析了影响机器人末端绝对定位精度的误差来源，采用修正的运动学连杆参数模型，基于微分变换法推导了用于机器人标定的误差模型，并基于Matlab软件系统编制了机器人运动学误差模型的最小二乘算法，通过对误差模型进行模拟求解，验证了机器人标定误差模型的可行性。

最后，在所建的数学模型基础上，选用HandyPROBE测量法和Faro激光跟踪仪测量法两种标定实验方法。以本课题研发的焊接机器人为测量实例，详细设计了测量方法，并采用前者HandyPROBE进行了实际测量。 

关键词：工业机器人；运动学；定位精度；标定；激光跟踪仪

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 课题来源-1

1.2课题工程背景及意义-1

1.3本课题研究现状-2

1.3.1 国外研究现状-2

1.3.2 国内研究现状-4

1.4 本文主要研究的内容-5

第2章 机器人精度测量技术-7

2.1 引言-7

2.2 机器人的精度与误差-7

2.3 机器人精度测量方法介绍-8

2.4 机器人精度测量过程-9

2.5 本章小结-10

第3章 焊接机器人运动学基础-11

3.1 引言-11

3.2 本研究焊接机器人简介-11

3.2.1 机构特点-11

3.2.2 工作原理-12

3.3 机器人运动学建模方法-12

3.4 机器人运动学求解-15

3.4.1 运动学正解-15

3.4.2 运动学逆解-16

3.5 本章小结-17

第4章 六自由度焊接机器人的误差模型及求解-19

4.1 引言-19

4.2 误差分析-19

4.3 机器人运动学标定方法-20

4.3.1 标定步骤-20

4.3.2 误差模型建立-21

4.4 MATLAB设计-22

4.4.1 MATLAB程序编制-22

4.4.2 最小二乘法解线性方程组-23

4.4.3 MATLAB仿真-24

4.5 本章小结-24

第5章 焊接机器人精度测量实验-25

5.1 引言-25

5.2 HandyPROBE测量-25

5.2.1 HandyPROBE介绍-25

5.2.2 静态测量实验设计-27

5.2.3 动态测量实验设计-29

5.2.4 实验评价-30

5.3 激光跟踪仪测量-30

5.3.1 激光跟踪仪标定原理-30

5.3.2 实验设计-31

5.4 本章小结-32

第6章 总结和展望-33

6.1 全文总结-33

6.2 研究展望-33

致谢-35

参考文献-36