工业六轴喷涂机器人误差优化思路分析

本文主要对一种新型串并联六自由度喷涂机器人机构进行了研究。传统的六自由度喷涂机器人电机都安装在关节处，增加了各个关节的负载，使得关节活动不够灵敏，关节处转动惯量过大，刚度不强，动态性能欠佳，导致整体误差过大并且累积，致使末端工作误差过大，精度不高，重复定位精度低。多自由度多连杆可控机构是机构学理论与实践结合的产物之一，它能够实现复杂的轨迹运动，可将原有的部分电机放置与机架或底座上，减轻机械臂部分的重量，增加其刚度，减少其运动惯性，改善其动态性能，克服了原有串联机器人因为主结构刚度不够、运动惯性大，动态性能差而导致的重复定位精度差，误差大等缺点。本文结合已经制造出的如图1-2所示的实验样机进行了运动学分析、误差分析、误差补偿和轨迹规划的研究。通过分析验证了该机器人的可实现性、稳定性与合理性，解决了机器人的误差过大问题并对误差进行了补偿为下一步重复定位精度分析，流水线生产，电机选型、材料、安装方式等等选择奠定了理论基础。

本文的主要分析研究的内容安排如下:

第一章:绪论。介绍了喷涂机器人国内外发展的概况、误差分析研究的概况，介绍了本文研究的背景、意义和主要的研究内容。

第二章:新型串并联六自由度喷涂机器人机构分析与运动学分析与验证。首先介绍了新型串并联喷涂机器人的设计方案，了解其机构组成、连接方式。然后以此为基础通过DH法建立该机器人的正运动学模型，求出正运动学的解，再通对其进行pieper准则判断，选用代数封闭解法对其进行逆运动学的求解，并引入双变量反正切函数优化其结果，使其得到的结果唯一。最后通过建立CREO模型与MATLAB数值分析模型对正、逆运动学的解进行验证来检验其正确性。

第三章:新型串并联六自由度喷涂机器人的误差建模与分析。分析机器人末端位置误差的影响因素，对常用机器人误差分析法进行讨论，确立本文研究对象—六自由度喷涂机器人误差分析的主要方法，并引入基于五参数的六自由度关节机器人误差建模法，以上一章所求出的正运动学的解为基础，对本文新型六自由度喷涂机器人进行误差建模，将模型导入MATLAB并进行仿真分析。

第四章:新型串并联六自由度喷涂机器人的误差补偿。对机器人误差补偿的方法进行了讨论，并选取了两种方法分别对本文的研究对象新型六自由度喷涂机器人进行了误差补偿并进行仿真，再结合这两种方法的对比仿真讨论两种方法的优劣性和适用的场合。

第五章:新型串并联六自由度喷涂机器人的轨迹规划。主要是在笛卡尔空间内进行分析，根据对喷涂轨迹的工作要求将其分为直线和弧形轨迹规划，并重新讨论了插补计算中归一化因子的设置，再将建立的轨迹规划模型导入MATLAB中进行仿真分析。

第六章:总结与展望。总结了本文所做的工作，指出了本文的不足之处，并对本文还未进行深入研究的领域进行了展望。