一种五自由度混联机构误差分析与标定

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本文所分析的混联机构是由串联机构和并联机构二者相互叠加而最终形成的一种五自由度机构。该混联机构不仅具有刚度高、稳定性好、承载能力强等优点,同时也具备了比较大的工作空间。针对该混联机构的精度,本文在混联机构的运动学、误差灵敏度、标定方面进行了分析研究,其主要内容如下:首先,对该机构进行了详细的介绍;并利用螺旋原理对该机构的自由度进行了分析,最终确定了该机构具有五自由度;利用解析法和向量法建立混联机构的正反解,并利用一组数组进行了对比验证,验证了其正反解的正确性和有效性;利用搜索法确定了本文研究的混联机构的可达工作空间。其次,利用矢量链法和DH法分别确定了并联部分和串联部分的不同误差源;建立并研究了误差概率模型,利用灵敏度分析了并联部分的各个误差,明确了影响并联部分精度的误差;提出误差参数灵敏度,分析了并联部分的每一条支链误差对于其末端精度的影响;串联部分使用了误差灵敏度分析了影响串联机构精度的误差;针对不同的驱动确定了在同样误差下不同驱动对于机构末端的影响。再次,针对该混联机构提出将并联部分和串联部分分开标定的原理;在并联部分利用矢量链法建立误差模型,运用最小二乘法进行参数辨识,利用修正几何参数的方法进行误差补偿;在串联部分利用DH法建立误差模型,运用最小二乘法进行参数辨识,利用修正几何参数的方法进行误差补偿。最后,通过计算机仿真验证了标定的正确性,并通过对仿真结果分析,确定了该标定原理的有效性。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第一章 绪论第11-23页
    1.1 课题来源、研究背景及意义第11-12页
        1.1.1 课题研究的背景及意义第11-12页
    1.2 机器人结构国内外发展状况第12-15页
        1.2.1 并联机器人国内外发展状况第12-14页
        1.2.2 混联机器人国内外发展状况第14-15页
    1.3 机构误差分析与标定国内外现状第15-20页
        1.3.1 机构误差分析与标定简介第15页
        1.3.2 机构误差分析第15-16页
        1.3.3 机构误差建模第16-17页
        1.3.4 参数测量第17页
        1.3.5 机构误差参数辨识第17-18页
        1.3.6 机构误差补偿第18-19页
        1.3.7 运动学分析第19-20页
    1.4 本论文的主要工作第20-21页
    1.5 本章小结第21-23页
第二章 混联机构介绍及其运动学分析第23-37页
    2.1 混联机构介绍第23-24页
    2.2 混联机构自由度计算第24-26页
    2.3 混联机构运动学正解计算第26-29页
    2.4 混联机构运动学反解计算第29-32页
    2.5 工作空间分析第32-35页
    2.6 本章小结第35-37页
第三章 误差分析第37-55页
    3.1 误差分析总述第37页
    3.2 并联部分误差分析第37-46页
        3.2.1 并联部分误差模型建立第37-39页
        3.2.2 并联部分误差方程建立第39页
        3.2.3 并联部分姿态误差映射函数第39-40页
        3.2.4 并联部分位置误差映射函数第40页
        3.2.5 并联部分灵敏度模型建立第40-41页
        3.2.6 并联部分灵敏度实例分析第41-43页
        3.2.7 并联部分耦合灵敏度建模第43-44页
        3.2.8 并联部分耦合灵敏度分析实例第44-46页
    3.3 串联部分误差分析第46-51页
        3.3.1 串联部分误差建模第46-48页
        3.3.2 串联部分灵敏度分析第48-50页
        3.3.3 串联部分驱动误差分析第50-51页
    3.4 混联机构误差分析第51-53页
        3.4.1 混联机构误差建模第51-52页
        3.4.2 混联机构误差分析第52-53页
    3.5 本章小结第53-55页
第四章 误差标定原理第55-61页
    4.1 混联机构标定方法第55-56页
    4.2 并联部分标定原理第56-59页
        4.2.1 并联部分误差模型建立第56页
        4.2.2 并联部分参数辨识第56-57页
        4.2.3 并联部分参数补偿第57-59页
    4.3 串联部分标定原理第59-60页
        4.3.1 串联部分误差建模第59页
        4.3.2 串联部分参数辨识第59页
        4.3.3 串联部分误差补偿第59-60页
    4.4 本章小结第60-61页
第五章 标定仿真实验第61-69页
    5.1 并联部分误差标定第61-65页
    5.2 串联部分误差标定第65-68页
    5.3 本章小结第68-69页
第六章 结论与展望第69-71页
    6.1 结论第69-70页
    6.2 展望第70-71页
致谢第71-73页
参考文献第73-77页
附录1 攻读硕士学位期间获得的科研成果第77页
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