【摘 要】
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机器人具有工作空间大、多轴灵活性和通用性强等优势,其应用正由焊接、码垛、喷涂等简单作业逐步向高端制造领域扩展;传统的示教编程技术已经不能满足应用要求,离线编程逐渐成为主流的编程方式。离线编程技术要求机器人具备较高的绝对定位精度,即必须保证离线编程空间中的机器人模型与实际机器人之间的一致性。几何参数标定是目前提高机器人绝对定位精度最为有效的方式之一。本文以激光跟踪仪为测量工具,使用单轴旋转法对六自由
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机器人具有工作空间大、多轴灵活性和通用性强等优势,其应用正由焊接、码垛、喷涂等简单作业逐步向高端制造领域扩展;传统的示教编程技术已经不能满足应用要求,离线编程逐渐成为主流的编程方式。离线编程技术要求机器人具备较高的绝对定位精度,即必须保证离线编程空间中的机器人模型与实际机器人之间的一致性。几何参数标定是目前提高机器人绝对定位精度最为有效的方式之一。本文以激光跟踪仪为测量工具,使用单轴旋转法对六自由度工业机器人进行几何参数标定,并基于标定的几何参数完成机器人运动学建模,最后通过加工实验验证了几何参数标定的有效性。其研究主要包括以下内容:（1）基于经典的D-H建模法,建立了机器人运动学的理论模型,并利用反变换法完成逆运动学的求解;然后基于MATLAB机器人工具箱对其正逆运动学的求解结果进行了仿真验证。（2）依次转动机器人的每个轴,利用激光跟踪仪测量并记录安装在机器人末端的靶球位置信息,为提高轴线的求取精度,每个轴进行两次测量,将通过两个拟合空间圆圆心的直线作为机器人的轴线。完成测量坐标系到机器人基坐标系转换矩阵的求取,将各轴轴线转换到机器人基坐标系中。（3）根据标定后机器人的实际轴线对理论模型的连杆坐标系进行修正,从而建立实际机器人的连杆坐标系,使用六个参数描述相邻连杆坐标系的变换,并推导了连杆变换矩阵,在此基础上完成了实际机器人的正运动学分析。然后通过牛顿-拉夫森迭代法求解实际机器人的逆运动学,并在MATLAB软件中完成逆解程序的编写和测试。（4）基于ADAMS虚拟样机技术,验证了实际机器人正逆运动学求解的正确性。然后分别基于机器人理论模型和实际模型进行加工实验,验证了利用单轴旋转法进行几何参数标定的有效性。
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