2摘要
摘要
旋转关节机器人的末端定位精度分为重复定位精度和绝对定位精度，由于机械加工、装配等方面的影响，绝对定位精度较低。为了解决这一问题，采用标定技术来提高绝对定位精度，就是软件的补偿方法。本文采用基于双PSD的标定装置，首先要对机器人建立运动学模型并且推导标定算法；然后进行机械部分设计，包括机器人末端连接的法兰盘和PSD夹具；对于电路部分，需要设计一个电路板，能够实现模拟运算、信号处理以及与工业计算机通讯等功能；最后根据标定流程进行编程。通过实验验证，该标定装置工作稳定，能够有效补偿各种因素造成的末端位置误差。
关键词：运动学模型标定算法PSD信号处理
Abstract
Theendpositioningaccuracyofrotaryjointrobotcanbedividedintorepeatable
positioningaccuracyandabsolutepositioningaccuracy.Duetotheinfluenceofmachiningandassembly,theabsolutepositioningaccuracyislow.Inordertosolvethisproblem,thesoftwarecompensationmethodistoadoptcalibrationtechnologytoimprovetheabsolutepositioningaccuracy.Inthispaper,acalibrationdevicebasedondoublePSDisadopted.Firstly,kinematicsmodeloftherobotisestablishedandcalibrationalgorithmisderived.Thenthemechanicalpartisdesigned,includingtheflangeconnectingtherobotendandthePSDclamp.Forthecircuitpart,weneedtodesignacircuitboard,whichcanrealizeanalogcomputation,signalprocessingandcommunicationwithindustrialcomputers.Finally,programmingiscarriedoutaccordingtothecalibrationprocess.Experimentsshowthatthecalibrationdeviceworksstablyandcaneffectivelycompensatetheendpositionerrorcausedbyvariousfactors.
Keywords:Kinematic model；Calibration algorithm；PSD signal processing
目录
摘要I
Abstract II
目录III
第1章绪论1
1.1旋转关节机器人绝对定位精度标定系统设计目的1
1.2国内外研究现状1
1.2.1运动学建模研究现状1
1.2.2末端位姿测量研究现状1
1.2.3参数辨识研究现状2
1.2.4误差补偿研究现状2
1.3拟采取的研究路线2
1.4进度安排3
第2章旋转关节机器人绝对定位精度标定系统工作原理5
2.1整体系统工作原理概述5
2.2建立机器人运动学模型6
2.3 PSD工作原理11
2.4机器人标定算法推导12
2.4.1利用PSD的机器人自标定原理12
2.4.2机器人零位偏差自标定算法推导13
2.4.3机器人空间位姿自标定算法推导16
第3章旋转关节机器人绝对定位精度标定系统机械设计20
3.1 LR Mate 200iD标准型机器人简介20
3.2一种常用激光器简介21
3.3法兰盘结构设计22
3.3.1 LR Mate 200iD机器人末端执行器结构参数22
3.3.2法兰盘设计23
3.4 PSD夹具设计23
3.4.1 PSD选型23
3.4.2 V形夹具设计24
第4章旋转关节机器人绝对定位精度标定系统电路设计25
4.1 PSD元件产生信号原理25
4.2放大电路设计25
4.3模拟运算电路设计26
4.4信号处理模块设计28
4.4.1采样保持器选型28
4.4.2模拟多路转换器选型29
4.4.3 AD转换器选型30
4.4.4单片机选型31
4.5通信模块设计31
4.6显示电路设计32
4.7电源模块设计33
4.8总电路图34
第5章旋转关节机器人绝对定位精度标定系统软件设计35
5.1标定系统工作流程概述35
5.2采集末端位置和姿态流程35
5.3零位偏差自标定流程36
5.4空间位姿自标定流程37
第6章工程定额概算38
6.1旋转关节机器人绝对定位精度标定系统成本核算38
6.1.1非标设备成本预算38
6.1.2外购件成本核算38
6.2自制器件对环境影响以及可持续性39
结论与展望40
结论40
展望40
参考文献41
致谢43
附录44
3设计所包含文件
4目录
A法兰盘装配图
A夹具装配图
底座侧板1
底座侧板2
电路图A0
电源绑带
电源开关支座
垫片
法兰盘
隔板
夹具底座底板
夹具底座后板
夹具底座前板
夹具平面1
夹具平面2
流程图A0
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