三自由度平面并联机器人误差分析.pdf

第２３卷第２期 江苏科技大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．２ ２００９年４月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ａｐｒ．２００９ 三自由度平面并联机器人误差分析 王　波，张大鹏，李小满 （江苏科技大学 机械工程学院，江苏 镇江２１２００３） 摘　要：为了研究各种误差对并联机器人输出产生的影响，以三自由度平面并联机器人为例，利用并联机器人的环路特性， 采用机器人微分理论，建立了误差正向模型．通过Ｍａｔｌａｂ编程和计算机仿真，得出输出误差与机器人结构尺寸变化、位置和 姿态变化的关系图．为该类型机器人的设计、制造、装配提供了指导依据． 关键词：并联机器人；误差分析；仿真 中图分类号：ＴＰ２４２　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１６７３－４８０７（２００９）０２－０１３８－０４ Ａｃｃｕｒａｃｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆａ３ｄｏｆｐｌａｎａｒｐａｒａｌｌｅｌｒｏｂｏｔ ＷａｎｇＢｏ，ＺｈａｎｇＤａｐｅｎｇ，ＬｉＸｉａｏｍａｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ３ｄｏｆｐｌａｎａｒｐａｒａｌｌｅｌｒｏｂｏｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇ ｔｈｅｌｏｏｐｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｏｎｏｆｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ．Ｔｈｉｓｍｏｄｅｌｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆａｌｌｐｏｓｓｉｂｌｅｅｒｒｏｒｓｏｕｒｃｅｓｏｎｒｏｂｏｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｚｅｃｈａｎｇｅａｎｄｐｏｓｔｕｒｅｃｈａｎｇｅ ｏｎｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｏｎｔｈｅＭａｔｌａｂｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｉｓｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｐｒａｃｔｉｃａｌｄｅｓｉｇ ｎｉｎｇ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇａｎｄａｓｓｅｍｂｌｉｎｇｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒａｌｌｅｌｒｏｂｏｔ；ａｃｃｕｒａｃｙａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 　　与串联机器人相比，并联机器人具有刚性好、 （ＰｌａｎａｒＰａｒａｌｌｅｌＲｏｂｏｔ，ＰＰＲ）为例讨论了机器人精 负载能力强、动态响应好、位置精度高等优点，成为 度问题，建立了误差正解模型，给出了相应的计算 ［１］ 实例，并讨论了结构尺寸变化、位置和姿态变化对 机器人学研究的热点之一 ，特别是近年来，随着 并联机器人应用和研究的深入 ，人们更关注其操 输出误差的影响． 作品质和性能的提高 ．精度是衡量机器人工作性 １　数学模型 能和品质的主要指标之一，现代工业对机器人操作 精度的要求越来越高，特别是在集成电路加工、手 术操作、精密制造等场合更为突出，因此，提高并联 机器人的操作精度在实际应用中有着十分重要的 意义．机器人精度的研究包括精度分析和精度综 合．目前，有关并联机器人精度方面的研究比较少， 且主要集中于精度分析问题上［２－６］．影响并联机器 人精度的因素很多，其中主要有机器人构件的制造 误差、运动测量误差、驱动器的输入误差等，通常这 些原始误差都是随机的 ，并且这些原始误差对操 作器的运动精度的影响程度是随机器机构位形的 图１　三自由度并联机器人机械结构 Ｆｉｇ．１　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｐｌａｎａｒ３ｄｏｆ 变化而变化的，这就增加了并联机器人精度研究的