悬挂工业机器人的误差补偿与振动抑制研究

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1、分类号：TP242.2密级：公开UDC：621编号：201421202059河北工业大学硕士学位论文悬挂工业机器人的误差补偿与振动抑制研究论文作者：李飞学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：李世杰职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringRESEARCHONERRORCOMPENSATIONANDVIBRATIONSUOORES

2、SIONOFHANGINGINDUSTRIALROBOTSByLiFeiSupervisor:Prof.LiShijieFebruary23,2017摘要随着自动化技术的普及，工业机器人以其高效、智能及经济等突出优点，在工业生产中广泛应用，其中较为成熟的应用领域包括汽车制造、金属加工、冶金、石化等。作为高精度、高效率的典型代表，工业机器人的绝对定位误差是影响其应用质量的重要因素，在悬挂等典型安装应用中，定位误差问题、振动问题严重影响着机器人的性能与精度。如何补偿定位误差以及有效的抑制机器人悬臂的

3、振动，对工业机器人更好地推广应用具有重要的工程意义。本文中以悬挂状态下的ABBIRB2600六自由度工业机器人为研究对象，建立运动学与结构模型，并对其运动正、逆解进行详细的推导与阐述，同时利用MATLAB机器人工具箱模块对其进行模拟仿真与验证。其次，本文针对机器人误差问题的影响因素进行了详细的分析和阐述，同时采用微分变换的方式，选取影响机器人定位误差的结构参数，建立相应误差参数模型。在对比分析了工业机器人定位误差补偿方法后，采用N-R迭代误差补偿法制定补偿方案，并利用MATLAB及相关测试实验进

4、行了方案的验证，仿真实验表明：该补偿方案对解决机器人在工业应用中存在的定位误差问题具有较高的有效性。此外，本文还针对分析国内外在工业机器人振动问题上的研究方法，选取研究较为成熟了轨迹优化抑振的方式开展研究。首先根据振动的来源问题，建立了简化关节柔性动力学模型，并推导出相应微分振动方程，然后针对轨迹曲线，引入参数变量s，采用关节速度、力矩参数约束的方式，对机器人轨迹曲线进行优化，从而达到抑制振动的目的。同时，在优化过程中，建立了优化目标模型，以保证改善其运动性能的同时，提高机器人的工作效率。该优化

5、方案中提出并建立了ss−伪速度限制曲线、优化控制点及伪速度s优化曲线，得到了最终优化轨迹曲线，同时利用仿真分析的形式，对该抑振方案的有效性进行了验证。关键字：工业机器人定位精度误差补偿振动抑制轨迹优化IABSTRACTWiththepopularizationofautomationtechnology,industrialrobotsarewidelyusedinindustrialproductionbecauseoftheiradvantagesofefficiency,intelli

6、genceandeconomy.Themorematureapplicationareasincludeautomobilemanufacturing,metalprocessing,metallurgyandpetrochemical.Theabsolutepositioningerrorofindustrialrobots,asatypicalexampleofhighprecisionandhighefficiency,isanimportantfactoraffectingthequal

7、ityofitsapplication.Thepositioningerrorproblemandthevibrationprobleminthesuspensioninstallationapplicationseriouslyaffecttheperformanceandaccuracyoftherobot.Howtocompensateforthepositioningerrorandinhibitthevibrationofindustrialrobotsisofgreatsignifi

8、cancetoitsapplication.Inthispaper,6-DOFhangingindustrialrobotastheresearchobject,theestablishmentofkinematicsandstructuralmodel,anditsmovementispositiveandinversesolutionforadetailedderivationandelaboration,whiletheuseofMATLABrobottoolboxmoduletosimu