Error Analysis of Robotic Assembly System Based on Screw Theory

Assembly errors have great influence on assembly quality in robotic assembly systems. Error analysis is directed to the propagations and accumula-tions of various errors and their effect on assembly success.Using the screw coordinates, assembly errors are represented as 'error twist', the extremely compact expression. According to the law of screw composition, relative position and orientation errors of mating parts are computed and the necessary condition of assembly success is concluded. A new simple method for measuring assembly errors is also proposed based on the transformation law of a screw.Because of the compact representation of error, the model presented for error analysis can be applied to various part- mating types and especially useful for error analysis of complexity assembly.

基于虚拟运动副的开链机构误差建模与仿真

随着农业机器人的广泛应用,其运动精度受到更多关注。作为其基础机构的连杆机构误差建模,传统上大多基于齐次变换矩阵的微分法,建模过程不直观,误差变换矩阵为非齐次矩阵。因此,将串联机构的D-H参数误差等效为虚拟运动副运动的结果,以旋量理论为数学工具,建立机构误差模型;将输出构件的位置和姿态误差分别用移动副旋量运动和转动副旋量运动表示,给出其大小及方向的计算方法。以PUMA560机器人为例,在Matlab下编程进行了误差仿真分析,并使用Adams软件对误差仿真结果进行了验证,2种分析方法只有0.001mm级的差异。结果表明该误差建模与仿真方法正确有效,建模过程直观简便。

旋量理论与CPA技术结合的机器人位置误差标定方法

采用圆点分析法(Circle Point Analysis,CPA)进行机器人标定,其测量过程简单,但由于标定结果不够精确,影响了该方法的实用价值。基于旋量理论采用POE法建立机器人的运动学模型,结合圆点分析法获得实际关节的轴线位置,从而得到机器人实际末端位姿。采用最小二乘法标定机器人的末端位置精度。该方法应用于固体火箭发动机绝热层打磨机器人的精度标定过程中,得到了较高的机器人末端执行器的精度,并使CPA法的应用得到了拓展;在有效提高精度的同时,可获得各关节轴线的实际位置信息,为机器人局部关节结构的完善与优化提供了数据参考。

全方位装配机器人的刚度误差分析

为了提高工作效率并节约劳动力,设计了一种可执行装配任务的全方位装配机器人,此机器人能在实际工程中执行一些简单的装配任务。为提高机器人在执行装配作业任务时的装配精度,对其刚度误差进行分析。根据机器人的结构特点并结合旋量理论对并联机构各支链进行建模,推导出机器人的刚度模型。通过仿真分析得出了支链长度以及载荷对系统刚度的理论影响。结合实验测试对刚度矩阵进行修正,得出不同姿态下系统刚度引起的误差。详细分析误差的产生的原因,提出了减小误差的改进方案。

基于两种建模方法的冗余并联机器人的动力学对比研究

提出一种新型2-UPR/2-RPU冗余并联机器人并以其为研究对象,采用螺旋理论和拉格朗日法两种方法对其进行动力学建模与动力学对比研究。首先,采用封闭矢量法在全局坐标系下建立2-UPR/2-RPU并联机器人的运动学反解方程。其次,采用拉格朗日法求解了并联机器人各构件的速度关系并建立了其动力学模型。然后,采用螺旋理论对并联机器人4个支链中各关节和杆件的速度和加速度进行分析,同时结合虚功原理建立并联机器人的动力学模型。最后,以并联机器人动力学模型为基础,在MATLAB中编程得到并联机构的算法,求解得到了基于螺旋理论和拉格朗日方程建立的动力学模型各支链驱动力数值仿真结果,并通过与ADAMS软件的动力学仿真结果进行仿真验证和误差分析。结果表明:螺旋理论建立的动力学模型精度相对较高、方法方便且计算简单、更适用于少自由度并联机构动力学模型的建立和机构动力学的控制。极大地提高了2-UPR/2-RPU并联机器人响应速度和控制精度,满足磨床打磨曲面的精度要求,为机构的实践应用提供了可靠的理论依据并奠定了重要基础。