【摘 要】
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工业机器人因其灵活、重复定位精度高、集成度高等特点,已经成为工业领域重要的自动化生产加工设备。随着工业机器人在精密制造、航空航天、精密测量等高精度领域应用的不断增加,对机器人的控制精度要求越来越高。然而由于机器人本体的几何误差、温度变化以及负载等因素的影响,在加工制造过程中机器人的绝对定位精度以及作业精度较低,无法满足高精度精密制造的需求。因此本文研究工业机器人轨迹位置误差实时补偿方法,通过外部传
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工业机器人因其灵活、重复定位精度高、集成度高等特点,已经成为工业领域重要的自动化生产加工设备。随着工业机器人在精密制造、航空航天、精密测量等高精度领域应用的不断增加,对机器人的控制精度要求越来越高。然而由于机器人本体的几何误差、温度变化以及负载等因素的影响,在加工制造过程中机器人的绝对定位精度以及作业精度较低,无法满足高精度精密制造的需求。因此本文研究工业机器人轨迹位置误差实时补偿方法,通过外部传感器——激光跟踪仪实时测量机器人的运动轨迹,采用基于PD控制的误差补偿技术实现误差实时补偿,提高了机器人的绝对定位精度和轨迹位置精度,并研究了基于连续动态时间规整的机器人轨迹准确度的评价方法。主要研究工作如下:（1）建立机器人运动学模型并确立其参数误差。研究基于位置误差最小模型的工业机器人标定技术,对工业机器人KUKA KR6 R700sixx进行了标定,减小了机器人的参数误差。（2）构建机器人轨迹位置误差实时补偿系统,基于KUKA RSI建立了机器人和上位机的通信,开发了误差补偿软件。（3）研究机器人轨迹的位置误差补偿算法。分析直线与圆弧轨迹的位置误差计算方法,采用基于PD的误差补偿算法,研究PD参数整定技术,采用基于灰度分析法和响应面分析法的PD参数整定技术。通过响应面法建立补偿系统的参数模型,通过灰度分析法综合评估多个输出响应指标,从而得到优化的PD参数。（4）进行轨迹位置误差补偿实验,实验分析PD参数设置和补偿周期对的轨迹位置误差补偿的影响。验证了PD参数整定方法的有效性,并针对绝对定位误差、简单和复杂轨迹误差进行补偿实验,验证了通过实时补偿,绝对定位精度提高至0.058mm,轨迹位置精度提高至0.15mm以下。（5）分析了现有轨迹准确度评价标准中存在的问题,提出了一种基于连续动态时间规整的轨迹准确度评价方法,分析机器人运动速度和测量系统的采样频率对轨迹映射方法的影响,进行了轨迹准确度评价实验,验证了该评价方法的有效性。
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