工业机器人关节柔性特征研究.pdf

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1、工业机器人关节柔性特征研究侯士杰，李成刚，陈鹏(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)StudyonFlexibleDeformationoftheJointsofIndustrialRobotHOUShi—jie，LICheng—gang，CHENPeng(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：设计了六自

2、由度工业机器人，对其关节柔Keywords：rigidkinematicsmodel；flexiblede性进行研究；根据其结构特点和负载情况，基于DHformation；accuracy；kinematicserror坐标理论建立了其刚性运动学模型和柔性运动学模型，分析研究了对关节柔性的影响因素，这里主要是0引言受负载和机器人部件本身的重力影响，得到各关节的柔性变化量与负载和部件本身重力之间的数学关工业机器人在自动加工方面进展很慢]，制约系，并得到各关节柔性变化量与上述因素对应的曲其发展的主要原因是

3、机器人不能满足高精度要求。线图，对其进行研究和分析；最终得到机器人关节在机器人标定是提高其绝对精度的重要手段[2]。工整个工作空间中不同位置对应不同负载时所产生的业机器人由于负载和机器人重力的影响，连杆会产柔性变形量。生一定的弹性变形l6]，柔性关节产生额外的转角增关键词：刚性运动学模型；关节柔性；精度；运动量，相对于连杆的弹性变形，其产生的末端误差要大误差得多。相关文献中研究了减速器齿轮传动误差对于中图分类号：TP24末端精度影响_7]，2010年，刘燕等人研究了机器文献标识码：A人关节的柔性变形对

4、末端位置造成的误差_1，因此文章编号：1001—2257(2013)02—0074—04关节柔性分析很有必要。Abstract：Designauniversalindustrialrobotofsixdegreeoffreedom．Studytheflexibledeforma—1刚性六自由度机器人运动学模型tionofthejoints．Establishtherigidandflexibility机器人的6个关节均是转动副，分别通过6个kinematicsmathematicalmodelbase

5、donthetheory交流伺服电机驱动来实现，其负载适用范围是0～ofDHandanalyseandresearchtheinfluencingfac—2．5kg。torsoftheflexibilityjoints，thatbasedonthechar—假设机器人为刚性关节，根据机器人运动学原acteristicstructureofthesixdegreeoffreedomro—理，建立其运动学模型如图1所示。botandloadcondition．Themajorfactorsarethe咒g

6、ravityoftheloadandrobot．Gettherelationshipoftheflexibledeformationofjointsandtheinflu—encingfactors．Thendrawthegraphicabouttheflexibledeformationandtheinfluencingfactorsu—singmatlab．Studyandresearchthesegraphics．Fi—nally，weobtianalltheflexibledeformatio

7、nsofro—botointsovertheworkspacewithdefferentload．收稿日期：2O12一O9—27基金项目：国家自然科学基金资助项目(51175263)；南京航空航天大学基本科研业务费专项科研项目(NS2011011)图1机器人运动学模型·74·《机械与电子》2O13(2)工业机器人根据图1得到D—H参数，如表1所示。提供)为：表1机器人D—H参数表kB一1．65×10N·cm／radd0na关节转角范围‘(mm)(。)(mm)(。)(。)输出轴材料为铝合金，由△一，令忌

8、一11250125—9O(一15O，150)20—9O38O0(一6O，3O)作为输出轴的扭转刚度，其中，E一70GPa，一3260180—9O(一84，84)7c。一C4313009O(一18O，180)机器人结构中关节柔性主要是分析关节2和∞关O050—9O090(一9O，9O)节3的柔性，其他关节的柔性相比较小，将其忽略。60000(一18O，180)3．1关节3的柔性变化量令S一sin0，C一cos0，ca一COSt2，sd一sina，则关节3的