[發明專利]切削加工機器人靜態誤差補償與動剛度模型的修正方法

有效

• 申請號: 201911233906.7
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN110962124B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 周婷婷
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 馮春連

1.一種切削加工機器人靜態誤差補償與動剛度模型的修正方法，其特征在于，該方法的實現過程包括：

步驟一、根據機器人本體參數的描述文件對機器人進行運動學標定，辨識機器人結構參數，進行靜態誤差的補償，同時記錄標定過程的測量及計算數據，其中，所述機器人本體參數的描述文件即能夠完整描述機器人本體參數的規范性文件，所述描述文件的生成過程包括：

1)依據機器人的結構參數，對機器人動特性的靈敏度進行分析，所述結構參數包括功能組件、關節連接方式、結構組成三類，其中，所述功能組件包括驅動單元、連桿單元、減速器單元，所述關節連接方式包括一體化連接、聯軸器連接，所述結構組成包括串聯、并聯、串并聯結合，

2)根據分析結果制定參數描述的精度準則與規范，

3)采用標準化的XML文件格式作為載體，對功能組件、關節連接方式、結構組成三類參數進行靈敏度分析后，分別生成功能組件參數的描述文件、關節連接方式參數的描述文件、結構組成參數的描述文件，

4)開源xml文件生成器將功能組件參數的描述文件、關節連接方式參數的描述文件、結構組成參數的描述文件整合生成機器人本體參數的描述文件；

步驟二、建立機器人整機動剛度模型，通過模態分析實驗辨識模態參數并記錄模態實驗數據；

步驟三、檢測機器人位姿精度與動剛度模型是否滿足機器人末端定位精度要求：

a)若不滿足精度要求，對機器人不同位姿下的受力情況進行運動學標定，并計算標定過程中因機器人自重造成的彈性變形誤差，修正標定過程中的靜態誤差補償，并基于修正后的靜態誤差補償，返回步驟二，修正建立的機器人整機動剛度模型；

b)若滿足精度要求，則完成靜態誤差補償和機器人動剛度模型的修正。

2.根據權利要求1所述的切削加工機器人靜態誤差補償與動剛度模型的修正方法，其特征在于，依據機器人的結構參數，對機器人動特性的靈敏度分析，具體操作包括：

依據機器人結構參數建立機器人仿真模型；

依據機器人仿真模型，建立仿真動剛度模型；

以仿真動剛度模型為目標函數，對機器人結構參數進行靈敏度分析；

確定機器人結構參數變化對機器人控制系統動態特性的影響的靈敏度，并由機械工程師通過計算編程分析權衡結構參數的靈敏度，隨后，人工制定參數描述的精度準則與規范。

3.根據權利要求1所述的切削加工機器人靜態誤差補償與動剛度模型的修正方法，其特征在于，對機器人進行運動學標定就是運用激光跟蹤儀和運用模態參數辨識方法辨識機器人整機動剛度模型的準確參數，進而提高機器人精度，該過程包括：

1)建模：利用仿真軟件建立一個具有函數關系的關于機器人運動學的機器人模型，機器人模型表征了機器人結構參數及各關節角度與機器人末端在笛卡爾空間中位置的關系；

2)測量：命令機器人執行多組動作，記錄機器人執行每組動作時關節角度值和激光跟蹤儀實時采集的空間坐標值，同時，命令機器人模型同步執行機器人的動作，進而計算出機器人模型末端的理論笛卡爾空間位置，最終得到機器人實際位置與機器人模型理論位置；

3)參數識別：選取測量位置點的空間位置偏差的均方和為目標函數，以機器人結構參數作為優化變量，進行最優化求解，確定所建立機器人模型的誤差系數；

4)誤差修正：將誤差系數輸入仿真軟件，進行機器人模型修正。