基于空间网格精度的机器人位姿校准方法研究

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1、中图分类号：TP242论文编号：HBLG2016-153UDC：密级：公开硕士学位论文基于空间网格精度的机器人位姿校准方法研究作者姓名：宋志伟学科名称：控制科学与工程研究方向：检测技术及智能装置学习单位：华北理工大学学制:2.5年提交日期:2015年11月30日申请学位类别：工学硕士导师姓名：张湧涛教授单位：华北理工大学电气工程学院论文评阅人：王建民教授单位：华北理工大学电气工程学院郑素文高工单位：唐钢微尔自动化公司论文答辩日期：2016年1月13日答辩委员会主席：阮堃正高工关键词：工业机器人；空间网格；位

2、姿校准；误差补偿唐山华北理工大学2016年3月ResearchonRobotPositionandRotationCalibrationMethodBasedonthePrecisionofSpatialMeshDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringbySongZ

3、hiwei(ControlScienceandEngineering)Supervisor:ProfessorZhangYongtaoMarch,2016独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于

4、论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：□√自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要摘要近年来，世界强国纷纷提出了自己的振兴制造业计划，如：德国的“工业4.0”、美国的“先进制造业国家战略计划”、中国的“中国

5、制造2025”。制造业的发展方向是智能化和提高资源利用率。工业机器人的应用是制造业智能化的重要体现，其应用的领域和数量必将大大增加，这就要求其可靠性和适用性必须满足制造行业发展的基本要求。在工业机器人生产过程中，由于零件制造的不精确及装配时不可避免的偏差，使其性能和适用范围大受影响。而通过校准可以有效的提高其性能指标，因此文中对机器人的位姿校准方法进行了研究，并提出了基于空间网格精度的机器人位姿校准方法。该方法通过在机器人的笛卡尔空间和欧拉角空间分别建立空间精度控制网格，利用笛卡尔空间精度控制网格校准机器人

6、的定位误差，用欧拉角空间的空间精度控制网格校准其姿态误差，从而实现对其位姿误差的校准，同时提高工业机器人的定位、定姿精度。工作内容如下：1）深入学习用D-H参数法和指数积公式法建立工业机器人正向运动学模型的相关知识，并比较各自的优劣之处；2）分别建立笛卡尔空间和欧拉角空间的空间精度控制网格，并通过比较用不同空间网格结构对机器人进行校准后的校准效果，找出较为理想的空间网格划分方法；3）基于建立好的空间精度控制网格分别用反距离权重插值法和粒子群优化神经网络对机器人进行定位、定姿校准；4）用文中提出的方法校准KR

7、5ARC机器人，对所提出的方法进行验证。图16幅；表12个；参69篇。关键词：工业机器人；空间网格；位姿校准；误差补偿分类号：TP242-I-华北理工大学硕士学位论文AbstractInrecentlyyears,theworldpowersputforwardmanymanufacturingrevivalplanrespectively,suchas:German’s“industrial4.0”,America’s“advancedmanufacturingcountrystrategicplan”,

8、China’s“madeinchina2025”.Thedevelopmentdirectionofmanufacturingisintelligentandimprovesresourceutilization,andtheapplicationofindustrialrobotsisanimportantembodyofintelligentmanufacturing.Robot’sapplicationfi