关节齿隙对空间机械臂末端定位精度的影响-论文.pdf

《关节齿隙对空间机械臂末端定位精度的影响-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第35卷第8期兵工学报Vo1．35NO．82014年8月ACTAARMAMENTARIIAug．2014关节齿隙对空问机械臂末端定位精度的影响安凯(山东航天电子技术研究所，山东烟台264003)摘要：研究齿隙存在情况下机械臂末端定位误差达到要求精度的概率。分析了现有齿隙模型的优点和缺点，对其中的死区模型进行改进，提出齿隙的随机变量模型。将此模型作为3关节机械臂的关节误差，导出机械臂末端定位误差的随机模型，并利用Taylor公式对模型作了近似处理，得到以关节误差的二次函数表示的简化模型，并在关节空间中讨论

2、了末端定位误差的最大值和最小值问题。分4种情形给出定位误差达到要求精度的概率，为多阶段任务系统的路径规划和任务优化提供了依据。关键词：航天器结构与设计；机械臂；关节；齿隙；定位误差中图分类号：TP241．3文献标志码：A文章编号：1000—1093(2014)08-1301-07DOI：10．3969／j．issn．1000．1093．2014．08．025EffectofGearBacklashonPositioningPrecisionofManipulatorEnd—effectorsANKai(

3、ShandongAerospaceElectro—technologyInstitute，Yantai264003，Shandong，China)Abstract：Theprobabilityofthatthepositioningerroroftheend—effectorsinamanipulatorwithgearbacklashmeetsthedesiredaccuracyisstudied．Theadvantagesanddisadvantagesofexistinggearback-lash

4、modelsareanalyzed，andarandomvariablemodelofgearbacklashispresentedbasedontheim—provementofoneofthemodels．Arandommodelofpositioningerrorsofthemanipulatorend-effectorsisderivedbytakingtherandomvariablemodelasangulardisplacementerrorsof3-jointmanipulator．As

5、implifiedmodelexpressedbyaquadraticfunctionofangulardisplacementerrorsisobtainedbyapproxi—matingtherandommodelwithTaylor'sformula．Themaximumandminimumofthepositioningerrorinjointspacearediscussedaswel1．Theprobabilityofthatthepositioningerrorofthemanipula

6、torend—ef-feetorsmeetsthedesiredaccuracyispresentedaccordingtofourcases，whichprovidesbasisforrouteplanningandtaskoptimizationinmulti-phasemissionsystem．Keywords：spacecraftstructureanddesign；manipulator；joint；gearbacklash；positioningerror。引言篙票空间机械臂作为航天器的一

7、种重要工具，可用人，空间机械臂在未来的空I'．-1活动中将扮演更加重于卫星的回收和维修、大型设备的组装、空间站的在要的角色，因而许多国家都致力于空问机械臂在轨收稿日期：2013-06—26基金项目：国家“973”计划项目(2013CB733000)作者简介：安凯(1957一)，男，研究员，博士后。E-mail：ankai2007@163．com兵工学报第35卷服务技术的研究¨。由于空间机械臂的杆件较计。借鉴“弹性冲击”模型中随机因素的思想，本文长，比如加拿大为国际空间站研制的巨型机械臂，其将建立齿隙的随

8、机模型，将角位移误差和末端执行长度达19m；用于协助安装该巨型机械臂的小型机器的位置表示为随机变量，并根据角位移误差随机械臂，其杆件长度也达到15m．由于关节位于所控变量的分布函数求出末端执行器位置的分布函数，制杆件的始端，关节处微小的角位移误差，经杆件放由此估计末端执行器落在捕获容差范围之内的概大后就会造成机械臂末端较大的定位误差。以15m率，从而为多阶段任务决策系统路径规划和任务优长的杆件为例，若关节角位移的控制误差为1。，末化提供依据