基于工业机器人的孔径测量路径规划及误差补偿方法研究

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1、学校代码10530学号201510161658分类号TP24;TP29密级公开硕士学位论文基于工业机器人的孔径测量路径规划及误差补偿方法研究学位申请人童忠文指导教师李明富副教授学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向数字化设计与制造二零一八年五月三十日ResearchonApertureMeasurementPathPlanningandErrorCompensationMethodBasedonIndustrialRobotCandidateTongZhongwenSupervisorLiMingfuassociateprofessorCollegeCollegeofMec

2、hanicalEngineeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationDigitalDesignandManufacturingDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay30，2018摘要随着科学技术的发展，机械加工技术取得了重大的进步，工业产品类型呈现多样化发展趋势，传统的产品检测手段已难以满足大批量、多品种的任务需求。为了改善当前检测效率低、成本高的现状，适应未来自动化生产的快速节奏，需要对当前测量技术进行革新。在核工业中，零部件在装配前需要对孔径、

3、垂直度等几何参数进行测量，由于零件尺寸大、孔的数目多，测量任务复杂且繁重。为了提高测量效率，本文将待测指标转化为孔径测量任务，并提出一种基于工业机器人的测量方法，通过在机器人末端搭载接触式力传感器，结合机器人运动学和路径规划方法，对零件孔径进行自动的快速测量。论文主要研究内容如下：1．提出了一种基于工业机器人的孔径测量方法，并提出相应的机器人路径规划方法。为保证机器人能准确的完成孔径测量任务，本文对机器人的轨迹规划和路径规划进行了研究，并提出了机器人的五点路径规划方法。针对工件孔数目多，提出以最短运动路径为目标，结合蚁群算法对多孔测量的序列规划问题进行求解，得到最优测量序列，提高

4、机器人测量效率。2．分析引起机器人孔径测量的误差来源，并建立相应的误差补偿模型。针对接触式测头半径引起的位置误差，提出测球的半径补偿模型；针对测量系统延时滞后引起的行程误差，设计实验研究行程误差变化规律，采取拟合的方式建立行程误差补偿模型。实验结果表明，补偿后的机器人孔径测量精度得到了明显的提升。3．设计实现了一种实时可靠的机器人测量软硬件控制系统，集成了运动控制模块、伺服驱动模块、数据采集模块等。对机器人单孔测量路径规划和多孔测量序列规划结果进行仿真和分析，并在机器人测量平台上进行孔径测量实验，从机器人运动轨迹、路径合理性和测量误差等多个方面对所述方法进行验证。关键词：孔径测量

5、工业机器人接触式测量路径规划误差补偿IAbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,mechanicalprocessingtechnologyhasmadesignificantprogress.Thetypesofindustrialproductshaveshownatrendofdiversification,andtraditionalproductdetectionmeanshavebeendifficulttomeetthetaskrequirementsoflargequantitiesandvarieties.

6、Inordertoimprovethecurrentsituationoflowinspectionefficiencyandhighcost,andtoadapttothefastpaceoffutureautomatedproduction,itisnecessarytoinnovatecurrentmeasurementtechnologies.Inthenuclearindustry,thepartsofapertureneedtobemeasuredbeforeassembly.Themeasurementtaskiscomplicatedandheavybyreaso

7、nsofalargenumberofholes.Inthisdissertation,ameasurementmethodbasedonindustrialrobotsisproposedtoimprovetheaperturemeasurementefficiency.Byusingatouchsensorattheendoftherobot,combinedwithrobotkinematicsandpathplanningmethods,theapertureofthepa