轴旋转法标定中的机器人运动学建模方法研究

轴旋转法标定是通过依次旋转机器人关节轴获取测量点,利用测量点拟合机器人轴线方程。基于轴线方程,利用两种方法建立机器人运动学方程,第一种方法首先求取机器人各轴理论坐标系相对于基坐标系的变换矩阵,然后基于理论轴线与实际轴线间的微小误差,求取各轴实际坐标系相对于基坐标系的变换矩阵,最后求取六变量相邻变换矩阵。第二种方法是直接利用新MDH法求取实际机器人的相邻变换矩阵,即对于空间交叉轴,求其公垂线确定轴坐标系,对于平行轴,通过交叉轴的公垂线交点向另一轴作垂线,确定另一轴坐标系的x轴方向。比较两种方法发现,第一种方法无法求解各轴的零位偏差,而第二种方法可以解耦求取各轴零位偏差与几何参数。利用牛顿迭代法求解两种模型的逆运动学方程,并用实验和仿真计算比较两种方法的标定效果,其轨迹精度达到−0.83~+0.52 mm。

机器人加工装备运动学镜像模型建立方法与实验研究

在数字空间建立加工装备的镜像模型是实现智能制造的基础,镜像模型与加工装备构成数字孪生体,从而在数字空间中实现加工装备的加工模拟、仿真与参数优化。利用轴旋转法获得物理机器人各轴轴线及其位型,实现物理机器人几何参数与零位的解耦标定。采用坐标变换法建立物理机器人的运动学方程并利用牛顿迭代法求取运动学逆解。在数字空间中,利用标定的几何参数建立物理机器人的镜像模型,并集成刀轨迹生成与后处理模块。实验结果表明,由数字空间镜像模型生成的加工轨迹,物理机器人不变姿态的加工误差最大值为0.28 mm,机器人变姿态的加工误差范围为-0.83~+0.52 mm。

机器人为测量系统的工具坐标系标定方法研究

构建机器人模拟仿真系统并对机器人末端工具进行标定,可以提高机器人加工精度并实现轨迹快速编程。文章利用实际机器人系统与机器人模拟仿真系统的镜像关系,以实际机器人作为测量工具,实现机器人末端工具的标定。首先,在机器人末端安装标定探针,测量已知尺寸的长方体标定块在机器人空间中的位姿,并在机器人模拟仿真系统中建立该长方体的镜像模型。其次,利用机器人末端工具相对于长方体边、面的位姿关系与机器人末端工具模型相对于长方体模型边、面的位姿关系一致的条件,调整工具模型相对于机器人模型末端的位姿,建立工具在两个系统中的镜像关系。最后,利用标定的工具对待加工毛坯进行测量,并在模拟仿真系统中利用测量矩阵建立加工毛坯的镜像,在模拟仿真系统中实现刀轨迹转换。实验和实际加工结果表明,该标定方法具有标定过程简单、标定精度高的优点,双侧通槽加工的错位误差小于0.73 mm。