Error modeling of 3-RSR parallel robot based on D-H transformation matrix

By selecting any one limb of 3-RSR parallel robot as a research object, the paper establishes a position and orienta- tion relationship matrix between the moving platform and the base by means of Denavit-Hartenberg （D-H） transformation matrix. The error mapping model is derived from original error to the error of the platform by using matrix differential method. This model contains all geometric original errors of the robot. The nonlinear implicit function relation between po- sition and orientation error of the platform and the original geometric errors is simplified as a linear explicit function rela- tion. The results provide a basis for further studying error analysis and error compensation.

围棋机器人落子指引装置的设计与实现

为提升围棋对弈与教学过程中的交互性,设计了一种用于围棋机器人的落子指引装置,包括视觉处理模块与运动控制模块。针对视觉处理模块,提出一种基于多尺度检测的标准棋盘图像提取方法,提高了棋盘图像提取的稳定性。对棋盘中的反光区域采用单独的棋子检测器进行检测,提高了不均匀光照区域棋子的检测效果。针对运动控制模块,利用高精度数字舵机和激光指引器构建运动执行机构,并采用伸缩关节模拟激光光路实现运动学建模。提出一种基于透视变换的误差补偿方法,实现关节变量的映射,并通过仿真计算完成运动末端位置补偿。最后,通过实验对视觉模块的准确性与运动控制模块误差补偿方法的有效性进行了验证。

基于分步体对角线法的数控机床空间误差补偿

空间误差的测量与补偿是提升机床加工精度的重要手段。本文采用一种基于激光多普勒位移测量仪的分步体对角线法测量辨识了机床的几何误差元素。然后,基于齐次坐标变换理论,建立了立式加工中心的空间误差模型,并采用离线修改G代码的方式实施了机床空间误差补偿。与激光干涉仪多线法相比,分步体对角线法更加简便快捷,通过4次测试快速获得12项关键几何误差元素。误差测试与补偿试验结果表明,加工中心的整体精度水平有了大幅度提高,体对角线误差降低为原来的32.5%。

5轴数控机床装配误差补偿的实际逆向运动学

为消除机床装配误差对加工精度的影响,以一种回转/摆头型5轴数控机床为研究对象,建立基于齐次坐标变换矩阵的装配误差模型,通过实际逆向解耦运算方法推导了误差补偿后的数字控制代码解析表达式,确定消除装配误差影响的NC代码与刀位数据之间的映射关系。在此基础上,通过代数运算即可获得修正后的数控代码。与现有补偿方法相比,补偿过程计算简单、方便,补偿效率更高,对5轴机床实时误差补偿的研究具有参考价值。以叶轮加工为例,进行了仿真切削。补偿前后结果表明,所提方法误差补偿效果明显,能够显著消除装配误差对加工精度的影响。

球面SCARA机器人示教编程系统的研究

本文介绍我室开发的新型球面ＳＣＡＲＡ机器人示教编程系统的组成、示教编程原理及提高该系统示教编程精度的措施，利用该示教系统能很方便地记录各种曲面形状，用计算机显示其三维图形；将示教信息经坐标变换，可使物体的信息转化为机器人的关节控制变量．该系统有效地解决了球面ＳＣＡＲＡ机器人在示教编程方面的困难，满足该机器人在实际应用中的示教编程的需要．由于该系统操作方便，示教精度高。

我国机器人加工研究现状分析

随着制造智能化的发展及工业产品多元化、复杂化的发展趋势,我国对工业机器人的技术需求日益增加。然而,目前我国的工业机器人技术水平与国外尚有一定差距。机器人加工是工业机器人应用的最主要领域之一,其解决了传统数控机床空间受限、价格昂贵等缺点。基于此,文中对机器人铣削、钻孔及磨削抛光3个常见的机器人加工工艺展开归纳和总结,为我国的相关研究者提供理论借鉴和战略思考。

五自由度手术框架机构精度的研究

为了简便地计算五自由度手术框架的精度,基于无限小线性变换原理,推导出相对简单的精度计算方法,相对于通过求矩阵微分的关系和解雅可比矩阵来求解机器人精度分析的传统方法,该方法更简便、通用。

片层体积无损测量装置误差分析与补偿研究

为了提高片层体积无损测量装置实验精度,建立了实验装置误差模型并对误差补偿进行研究。运用多体系统理论的齐次矩阵变换在平口钳、运动平台、夹具上建立各自坐标系,对实验平台各相邻构件几何误差进行系统分析,并根据误差传递关系,建立了实验装置综合误差模型。基于点在空间坐标系下矢量表达的补偿方法,通过测量辨析,完成了对误差补偿模型参数的确定。通过补偿验证,实验装置精度获得了较大提升。表明该方法能有效地对实验装置误差进行补偿,为实验数据采集提供精度保证。

激光跟踪仪与机器人坐标系转换方法研究

为了快速准确求解激光跟踪仪与机器人坐标系转换参数,提出了一种基于工具标定与公共点转换相结合的坐标转换方法。首先,将靶球固定在机器人末端工具上,控制机器人示教6个不同位置,并同时用激光跟踪仪测量球心坐标;然后,采用基于距离约束的方法计算靶球在机器人基坐标系中的位置;最后,采用基于罗德里格矩阵的最小二乘迭代法进行坐标转换。试验表明:该方法操作简单,能够避免拟合误差的影响,提高坐标转换精度。

喷涂机器人IMU采样示教及其误差补偿

针对喷涂机器人示教效率低、使用惯性测量元件(IMU)获取的示教数据精度不足等问题,提出了融合IMU采样数据与激光线阵定位数据的示教轨迹定位方法。首先,使用支持向量机(SVM)进行运动状态识别,并计算出喷枪在机器人坐标系的运动轨迹;其次,使用激光线阵定位数据进行轨迹误差的分段补偿,实现轨迹定位。在算法推导的基础上进行了实验,数据表明该算法采样示教精度能达到3 mm,能够解决IMU累积误差的问题、满足机器人喷涂示教的需要。

基于最小二乘法的五轴联动数控机床加工误差补偿方法

由于机床运动轴几何误差、热误差等多种因素的影响,实际加工过程中往往存在较大的误差。为了提高加工精度,提出一种基于最小二乘法的五轴联动数控机床加工误差补偿方法。构建机床参考坐标系到刀具的变换矩阵以及参考坐标系到工件的变换矩阵。基于两种变换矩阵,构建五轴联动数控机床综合误差模型。同时,建立机床的误差非线性补偿模型,引入单位矩阵,通过最小二乘法实施待估计参数的非线性参数估计,实现机床加工误差补偿。实验结果表明:设计方法的加工误差可以控制在0.01 mm以内,通过消除非线性因素的影响实现了加工误差的大幅降低;在精加工阶段,其领先地位得到进一步巩固。

基于D-H矩阵的2-RPaRSS并联机构位姿误差建模与补偿

针对4自由度2-RPaRSS并联机构,利用D-H变换矩阵法建立了机构运动学及单条支链的位姿误差模型,并由此得到了机构基于各运动副误差(制造误差、安装误差、磨损误差等)的动平台位姿误差模型;运用该误差模型对2-RPaRSS并联机构的进行了误差分析和计算,给出了机构驱动角对动平台位姿误差的影响情况;同时建立了单支链的误差辨识模型,并由NSGA2算法求得了各误差的近似最优解,通过误差补偿使并联机构的位姿精度得到明显提高。

Delta型并联机器人的位姿误差模型建立与求解

为分析Delta型并联机器人的运动学参数误差对绝对定位精度的影响,建立和求解了位姿误差模型。将并联的传动支链拆分为串联机构,利用D-H变换矩阵求解出运动学模型,将从动臂的微转角引入D-H变换矩阵中,再根据动平台中心位姿误差的唯一性,求解得到用线性方程组表示的位姿误差模型。将某实际Delta型并联机器人的减速器安装端面的角度误差进行模型分析,验证了模型的可靠性。该模型可为Delta型并联机器人的后续精度分析和误差补偿提供分析工具。