高速delta并联机器人误差补偿与减振优化研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：高速Delta并联机器人误差补偿与减振优化研究英文并列题目：ErrorCompensationAndVibrationReductionOptimizationOfHighSpeedDeltaParallelRobot研究生：郑坤明专业：机械工程研究方向：机械电子工程导师：张秋菊教授指导小组成员：学位授予日期：2016年6月20号答辩委员会主席：平雪良江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一六年六月独创性声明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巧工。尽我所知Ｊｌ作及取得的研巧成果，除了文中特别加ｌ＾标注和致谢的地

2、方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果，也不包含＊本人为获得江南大学或其它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巧所做的任何贡献巧己在论文中作了明滿的说明并表示谢意。签名ｇ司日期；如《：补诗年／月＾日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使巧学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部口或巧构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被査阅和借阅，可臥将学位论文的全部或部分內容编入有关数据库进行检索、、，可１＾＾采用影印缩印或扫描等复制手段傑存一致汇编学位论文，并且本入电子文档的

3、内容和纸质论文的内容相。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。支Ｉ户明签名：：抑导师签名荀曰斯。：Ｚ片年月／曰摘要摘要并联机器人是机器人家族的重要一员，相对串联机器人而言，具有速度快、精度高等特点，在食品包装、制造加工、航空航天等领域有着广泛的应用，随着工业水平的提高，对工作速度与精度提出了更高的要求，并联机器人开始向着高速、轻型化方向发展，影响并联机器人动力学性能与振动特性的因素越来越复杂。在弹性层面，高速化导致惯性力激振频率升高；轻型化导致杆件柔性增加，固有频率下降。这些因素易引起系统的运动误差和弹性振动，严重影响机构的工作性能。如何进一步提高并联机

4、器人的位姿精度，减小高速运行过程中系统的振动，已成为并联机器人研究领域的前沿阵地。本课题以工业生产中应用最为广泛的并联机器人-Delta机器人为研究对象，在理论建模、软件仿真与实验分析的基础上，主要对Delta机器人的弹性动力学、综合位置误差、系统振动特性、尺度综合、轨迹规划与控制、误差补偿等方面进行了深入地研究。实验表明，Delta机器人动平台的位置误差得到了较好的补偿，系统的振动特性也得到了改善。本文具体研究内容如下：1.Delta机器人动力学模型的建立。针对Delta机器人高速、轻型化的特点，在建立刚体动力学模型的基础上，基于有限元理论与拉格朗日方程，建立了Del

5、ta机器人系统弹性动力学模型；2.Delta机器人综合误差模型的研究。全面考虑影响Delta机器人位置精度的误差来源，分别建立了机构误差模型与关节间隙误差模型，综合考虑机构误差与关节间隙的影响，建立了Delta机器人综合弹性动力学模型，并由此得到综合误差模型，分析了误差源的振动耦合特性，最后说明了各个方向位置误差随系统坐标系坐标轴方位变化的关系；3.Delta机器人尺度综合。尺度综合是一个多约束、多目标的复杂工作，为提高Delta机器人尺度优化效率，分别在刚体动力学领域、弹性动力学领域对Delta机器人进行逐步尺度综合，根据优化得到的尺度参数，制造了一台Delta机器人

6、物理样机；4.Delta机器人轨迹规划与控制方法研究。以综合动力灵巧度为主要依据，综合考虑各种约束条件，在寻求的轨迹晶格中进行了基于修正梯形模式的轨迹规划；采用模糊PID控制器与传统PID控制器并联的形式对Delta机器人进行控制，利用遗传算法优化得到模糊PID控制参数的取值范围，提高控制的实时性与准确性。5.Delta机器人误差补偿算法研究。提出了一种调整主动臂输入角的实际值对动平台位置误差进行补偿，减小系统振动的方案。为验证本课题研究方法的正确性与有效性，在设计优化的Delta机器人物理样机上进行了实验验证与分析。最后，将PS2无线游戏手柄改装开发为手持控制器，可对

7、Delta机器人进行灵活示教和控制。关键词:Delta机器人；弹性动力学；减振优化；尺度综合；误差补偿IAbstractAbstractParallelrobotisoneoftheimportantmembersinrobotfamily,comparedwithserialrobot,ithasthecharacteristicsofhighspeedandhighprecision,andwidelyusedinfoodpackaging,manufacturing,aerospaceandotherfields,withthede