[發(fā)明專利]一種引入彈性變形的機(jī)械臂標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911289133.4
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN112959354B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘新安;王洪光;姜勇;胡明偉;王爭;宋屹峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J9/16
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 汪海

1.一種引入彈性變形的機(jī)械臂標(biāo)定方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟一：將機(jī)械臂本體拆分為連桿模塊和關(guān)節(jié)模塊，并分別建立各模塊的剛度模型；

步驟二：將步驟一中各個(gè)模塊的剛度模型串聯(lián)獲得整機(jī)剛度模型，先求得各個(gè)模塊的柔度矩陣，然后依次對所有模塊的柔度矩陣進(jìn)行變換，并合并到一個(gè)矩陣中且重新排序后，得到所有模塊的柔度相對于末端坐標(biāo)系的表達(dá)為：

ⁿC_JL＝[ⁿC_J1，ⁿC_L1，ⁿC_J2，ⁿC_L2，…，ⁿC_Ji，ⁿC_Li] (12)；

由于機(jī)械臂各環(huán)節(jié)依次串聯(lián)，得到機(jī)械臂的總剛度矩陣為：

步驟三：建立機(jī)械臂的幾何參數(shù)誤差模型為：

δP＝Jgδη (14)；

上式(14)中，δP為末端執(zhí)行器的幾何誤差，δη為機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)誤差向量，其中：

J＝[J₁，J₂，…，J_n，J_n+1]∈R^3×(6n+3) (15)；

步驟四：將步驟二中獲得的整機(jī)剛度模型引入步驟三中的幾何參數(shù)誤差模型中，得到綜合誤差方程，其中剛度模型所對應(yīng)的彈性形變?yōu)椋?/p>

δX＝ⁿC·F (18)；

上式(18)中，ⁿC為步驟二獲得，F(xiàn)為機(jī)械臂末端負(fù)載的重力及施加在機(jī)械臂末端上的外力之和；

彈性變形誤差與實(shí)際測量誤差的關(guān)系為

δP＝δP^*-δX (19)；

上式(19)中，δP為機(jī)械臂末端不包含彈性變形的實(shí)際誤差，δP^*為末端機(jī)械臂的實(shí)際測量誤差；

將式(19)代入到步驟三的式(14)中獲得綜合誤差方程；

步驟五：將標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入步驟四中的綜合誤差方程中求解，獲得機(jī)械臂的幾何參數(shù)誤差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引入彈性變形的機(jī)械臂標(biāo)定方法，其特征在于：步驟一中，關(guān)節(jié)模塊的剛度包括電機(jī)扭轉(zhuǎn)剛度、減速器扭轉(zhuǎn)剛度、測力傳感器扭轉(zhuǎn)剛度、軸承剛度和結(jié)構(gòu)件剛度；

其中電機(jī)扭轉(zhuǎn)剛度為：

減速器扭轉(zhuǎn)剛度k_G、力傳感器扭轉(zhuǎn)剛度k_T、軸承剛度k_B均由生產(chǎn)廠商給出；

結(jié)構(gòu)件剛度k_S通過有限元分析方法提取；

連桿模塊的剛度k_L通過有限元分析方法提取。