四自由度装配机器人轨迹规划与位姿误差分析研究

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1、分类号：TH1210710-2013125014硕士学位论文四自由度装配机器人轨迹规划与位姿误差分析研究陈兆鲁导师姓名职称惠记庄教授申请学位级别硕士学科专业名称机械制造及其自动化论文提交日期2016年5月20日论文答辩日期2016年6月3日学位授予单位长安大学FourDegreesofFreedomofAssemblyRobotTrajectoryPlanningandthePostureErrorAnalysisADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenZhaoluSupervisor：Prof.HuiJiz

2、huangChang’anUniversity,Xi’an,China沧文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下独立进行研究工作所取得，的成果。除论文中已经往明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中ｔｕ明确方式标明？本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：２々／《年矣月曰＾论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有任何方式发表、复制、公开阅览、借阅Ｗ及申请专利等权利。本人离校后发表或使

3、用学位论文或与读论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：於？东板各／各年良月多日导师签名：兴伟库６月３。摘要装配作业是产品生产过程中的重要工序，随着社会的快速发展，自动化装配必然会逐渐取代人工装配，发挥其重要的作用。然而装配机器人普遍存在运行速度低、运行不稳定以及定位精度低等问题。为了解决这些问题，提高装配机器人的工作效率及定位精度，必须对机器人的轨迹规划及误差补偿算法进行研究。首先，本文以GRB400型装配机器人为研究对象。运用D-H法构建各关节的坐标变换矩阵，推导机器人的数学模型，利用代数分

4、离变量法进行正逆运动学求解，并运用MATLAB软件仿真分析，验证了所建模型的正确性；其次，釆用传递矩阵法构建基于D-H参数的机器人误差模型及表达式。再根据机器人的各关节参数及运动规律进行计算与MATLAB仿真，分析不同的几何参数误差对机器人位姿误差的影响程度，得出对机器人的位姿误差影响程度较大是角度参数误差，而其对长度参数误差的敏感程度较小；再次，分析机器人在关节空间以及笛卡儿空间的几种不同的轨迹规划算法。详细阐述了机器人在两种空间下轨迹规划的原理和实现方法，针对实际应用作业的需求，在关节空间及笛卡尔空间基本轨迹插补算法的基础上，提出了运用三次B样条曲线对各关节的轨迹进行规划，给

5、出了规划的具体步骤并运用MATLAB软件进行仿真分析，仿真结果表明该算法的关节运动过程相对更平稳，能够有效的减小位姿误差，提高工作效率；最后，釆用摄动法对构建的误差模型进行补偿分析，建立装配机器人的误差测量平台，测量其多个位置的三维坐标，并提出了使用最小二乘算法对机器人的几何参数误差辨识的理论方法；计算辨识出机器人结构参数误差，并在此基础上进行误差补偿实验，实验验证了装配机器人误差补偿算法的实时性和可行性，为装配机器人的深入研究奠定了基础。关键字：装配机器人，运动学分析，轨迹规划，误差建模，MATLAB仿真IAbstractAssemblingworkistheimportant

6、processintheproductionprocess.Withtherapiddevelopmentofsociety,automaticassemblingwillgraduallyreplacethemanualassemblinginevitablyandplayanimportantrole.However,therearegenerallyproblemsoflowspeed,unstablerunningandlowaccuracyinassemblyrobot.So,therobottrajectoryplanninganderrorcompensationa

7、lgorithmmustberesearchedtosolvetheseproblemsandimprovetheworkingefficiencyandpositioningaccuracyofrobot.First,theresearchobjectisGRB400assemblingrobot.Themathematicalmodelofrobotisderivedbasedonthecoordinatetransformationmatrixofeachjointwhic