[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）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 |
| 地址： | 110016 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 引入 彈性 變形 機(jī)械 標(biāo)定 方法 | ||
本發(fā)明涉及機(jī)器人標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種引入彈性變形的機(jī)械臂標(biāo)定方法，具體包括：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：將步驟一中各個模塊的剛度模型串聯(lián)獲得整機(jī)剛度模型；步驟三：建立機(jī)械臂的幾何參數(shù)誤差模型；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；步驟五：將標(biāo)定實驗數(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。本發(fā)明將機(jī)械臂的彈性變形引入到機(jī)械臂的誤差模型中，提供了一種更加精度更高的機(jī)械臂標(biāo)定方法。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及機(jī)器人標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種引入彈性變形的機(jī)械臂標(biāo)定方法。
背景技術(shù)
機(jī)械臂的誤差標(biāo)定是提高機(jī)械臂定位精度的有效手段，但目前的標(biāo)定誤差模型大多都僅考慮機(jī)械臂的幾何參數(shù)誤差(主要包括零部件的加工制造誤差、裝配誤差等)，而實際上，造成機(jī)械臂末端誤差的因素除了幾何參數(shù)誤差外，還包括機(jī)械臂本體彈性變形等因素，所有這些因素相互作用的綜合結(jié)果才是機(jī)械臂末端的誤差。而現(xiàn)有技術(shù)中的標(biāo)定方法基本上都相當(dāng)于把所有誤差因素引起的末端誤差僅看作是由幾何參數(shù)引起的，并通過一定的數(shù)值計算得到一個最小二乘解，這必然會使標(biāo)定結(jié)果存在誤差，尤其是被標(biāo)定機(jī)械臂為柔性較大的類型時，其標(biāo)定結(jié)果的誤差更大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種引入彈性變形的機(jī)械臂標(biāo)定方法，將機(jī)械臂的彈性變形引入到機(jī)械臂的誤差模型中，提供了一種更加精度更高的機(jī)械臂標(biāo)定方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
一種引入彈性變形的機(jī)械臂標(biāo)定方法，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：將步驟一中各個模塊的剛度模型串聯(lián)獲得整機(jī)剛度模型；
步驟三：建立機(jī)械臂的幾何參數(shù)誤差模型；
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；
步驟五：將標(biāo)定實驗數(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。
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kG、力傳感器扭轉(zhuǎn)剛度kT、軸承剛度kB均由生產(chǎn)廠商給出；
結(jié)構(gòu)件剛度kS通過有限元分析方法提取；
連桿模塊的剛度kL通過有限元分析方法提取。
步驟二中，先求得各個模塊的柔度矩陣，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：
nCJL＝[nCJ1，nCL1，nCJ2，nCL2，…，nCJi，nCLi] (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：
步驟二中，各模塊獲得柔度矩陣及進(jìn)行變換過程如下：
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