面向多点高速装配应用的SCARA工业机器人控制精度模型研究.pdf

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1、⑧论文作者签名：二醢丑强指导教师签名：论文评阅人l：评阅人2：评阅人3：评阅人4．评I列人5：答辩委员会主席：委员l：委员2：委员3：委员4．委员5：答辩日期：2012—03．10浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。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过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。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作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：飞袭开强签字日期：20l2年弓月f眵同学位论文版权使用授权

2、书本学位论文作者完全了解逝垄盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝’江盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：像彳强导师签名：签字同期：厶Iz年弓月f铲同签字同期：力，二年岁月J『弘同II浙江大学硕士学位论文致谢本论文是在浙江大学机械工程学系赵亮副教授的指导下完成的，赵老师治学态度严谨，学术研究中对学生严格要求，但在生活方面却乐意助人，对我们关怀备至，堪为师表。攻读硕士学位期间，赵老师为我提供了

3、诸多参与项目的锻炼机会，通过这些项目，我各个方面的能力都得到了提高。在此对赵老师为我提供和付出的一切表示由衷的感谢!同时感谢研究生期间，一起学>--j，生活的同学和实验室的各位师兄师姐师弟师妹，感谢你们给我带来的科研上的启发，生活上的帮助。最后，我要感谢我的父母和家人，你们不辞辛劳的工作，为我提供经济上的支持；你们一贯的关怀和理解，为我提供了精神上的力量。浙江大学硕士学位论文摘要对于有连续轨迹控制要求的工业机器人，末端执行器的运动误差主要来源于控制和结构两个方面，其中控制方面的误差主要是由轨迹规划的插补算法和运动学运算等因素带来的。传统的插补方法主要有直线插补和圆弧插补，这些方法

4、在复杂轨迹控制当中常常满足不了机器人高速高精度的要求。针对这种问题本文提出了自适应NURBS插补用于工业机器人轨迹控制的方法，文中主要工作包括：以SCARA工业机器人为研究对象，分析得到了它的正运动学变换矩阵和逆运动学求解公式，建立了末端执行器在高速多点装配任务中的运动轨迹模型。提出了自适应NURBS插补方法，详细分析了该方法在SCARA工业机器人直角坐标空间轨迹插补中的应用。NURBS插补过程包括：示教获得型值点，生成控制顶点，曲线节点参数密化，空间数据点密化，关节空间数据生成等步骤。生成控制顶点之后就可以根据NURBS曲线公式获得对应的NURBS拟合曲线，拟合曲线与期望轨迹之

5、间存在着拟合误差；针对插补进给步长弓高误差对精度的影响，文中利用了自适应方法对轨迹插补中速度进行自动调节，根据曲线曲率的不同，自动调节机器人执行末端的运动速度，得到执行末端的运动速度变化曲线，使弓高误差控制在允许的范围之内；通过运动学逆解运算求出了各个插补点在关节空间中对应的参数，并绘制了各个关节的位移及运动速度随时间的变化曲线，在运动学逆解运算中由于计算过程中的近似取值，也会给轨迹控制带来误差。通过仿真实验模拟，对NURBS曲线拟合误差，自适应步长引起的误差，运动学逆解运算引起的误差分别进行了分析，然后又对轨迹控制误差做了综合分析。将文中提出的方法与常用的直线插补方法做比较分析

6、，证明基于自适应NURBS插补方法能更好地保证SCARA工业机器人在高速装配中的轨迹控制精度。关键词：SCARA工业机器人，轨迹规划，插补，NURBS，自适应II浙江大学硕士学位论文AbstractFortheindustrialrobotthathastherequirementofcontinuouspathcontrol，thetrajectoryerrorofendeffectercomesmainlyfromthecontrolandthestructure，theerrorfromtrajectorycontrolismainlycausedbytheinterpol

7、ationalgorithmerrorofthepathplanningandKinematicscomputingTraditionalinterpolationmethodsincludelinearandcircularinterpolation,thesemethodsalwayscannotmeettherequirementofhigh-speedandhigh-precisionofrobottrajectoryplanning．Forsuchaproblem，th