[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

本發明公開切削加工機器人靜態誤差補償與動剛度模型的修正方法，涉及機器人加工技術領域，采用方案包括：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；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；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和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。

技術領域

本發明涉及切削加工機器人，具體的說是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。

背景技術

工業機器人技術的進步和應用是推動我國智能制造發展的重要手段和關鍵環節。工業機器人柔性高、成本低、工作空間大、位姿控制靈活，將其應用于切削加工，能夠適應多品種、小批量、現場加工的現代生產模式要求，顯著降低生產成本，提高設備和加工空間的利用率，有效提升技術創新速度和企業競爭力。但由于工業機器人存在重復定位精度低、剛度差、誤差分析控制繁瑣等問題，極大限制了機器人在切削加工領域的應用。

如何對切削加工機器人的誤差進行有效的分析，提高加工精度，是推動機器人切削加工應用的關鍵問題。機器人切削加工過程的誤差主要包括靜態誤差和動態誤差。對于靜態誤差，可通過運動學標定方法建立靜態誤差模型并進行誤差補償，但由于在初次運動學標定時沒有將因機器人自重所造成的彈性變形誤差從測量數據中分離出來，導致辨識出的結構參數存在誤差，同時又因為機器人整機動剛度模型是結構參數的函數，也造成了動剛度模型誤差。因此，亟需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，來綜合動靜態誤差的分析過程，對機器人靜態誤差補償與動剛度模型進行修正，從而解決機器人加工精度差的問題。

發明內容

本發明針對工業機器人存在重復定位精度低、剛度差、誤差分析控制繁瑣等問題，提供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。

本發明的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，解決上述技術問題采用的技術方案如下：

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，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；

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。

具體的，所涉及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；