一種基于旋量理論的機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)誤差對(duì)其精度影響的分析方法

（湖南工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

1 研究背景

工業(yè)機(jī)器人的精度一直是評(píng)價(jià)工業(yè)機(jī)器人工作要求的重要指標(biāo)。機(jī)器人零部件加工階段造成的尺寸和幾何誤差及裝配過程中關(guān)節(jié)產(chǎn)生的間隙會(huì)對(duì)末端執(zhí)行器位姿造成很大影響[1]。

分析機(jī)器人誤差的方法有很多，如齊俊德等[2]對(duì)柔度誤差的影響進(jìn)行了解耦，并考慮了機(jī)器人基坐標(biāo)系與測(cè)量坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換誤差，提出基于相對(duì)位置的幾何參數(shù)誤差模型，該方法可有效提高機(jī)器人的絕對(duì)定位精度。張紹春等[3]提出一種利用Jacobi 矩陣將末端運(yùn)動(dòng)軌跡在Descartes坐標(biāo)下的誤差轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)角修正量的算法，有效降低了運(yùn)動(dòng)路徑誤差。劉華春等[4]利用基于關(guān)節(jié)剛度模型的位置補(bǔ)償提高了重載機(jī)器人的末端軌跡定位精度。溫秀蘭等[5]在M-DH模型的基礎(chǔ)上，提出基于擬隨機(jī)序列產(chǎn)生初始位置的改進(jìn)烏鴉搜索算法用于標(biāo)定機(jī)器人幾何參數(shù)，使得機(jī)器人精度大幅提升。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代方法[6-8]被應(yīng)用到機(jī)器人的分析當(dāng)中，旋量理論便是其中重要的一個(gè)。

為避免Denavit-Hartenberg模型（簡稱DH模型）的奇異性，K.Okamura 等[9]將Exponential of Product公式（簡稱POE 公式）應(yīng)用到串聯(lián)機(jī)器人的標(biāo)定中，并建立了一般性的幾何誤差模型。譚月勝等[10]利用旋量理論建立了一模塊化機(jī)械臂末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)誤差數(shù)學(xué)模型。但是該模型只是將關(guān)節(jié)的誤差影響設(shè)為6個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的旋量，為隱式表達(dá)，并不能直接反映關(guān)節(jié)具體誤差源的影響。黃勇剛等……