提高大型激光加工機器人精度的方法
圖4 z梁支架在x方向的應變分布
圖5 z梁支架在y方向的應變分布
圖6 z梁支架在z方向的應變分布
圖7 z梁支架在x方向的應力分布
圖8 z梁支架在y方向的應力分布
圖9 z梁支架在z方向的應力分布
總之,從應力和應變兩方面的分析結果來(lái)看,我們對z梁支架這個(gè)關(guān)鍵的零件的設計是合理的。
4 機器人誤差模型(Roboterrormodel)
4.1 誤差補償方法
在進(jìn)行機器人誤差補償及標定時(shí),首先要考慮機器人的精度問(wèn)題。在示教再現作業(yè)方式下,操作者移動(dòng)機器人末端執行器到指定位置,然后通過(guò)機器人控制器記錄下此時(shí)末端執行器的位姿,通常就是電機的碼盤(pán)值。然后,機器人可以“再現”已經(jīng)記錄的運動(dòng)方式和編程順序。在這種編程方式下,機器人的重復精度是主要的特性參數,現在大多數商品化工業(yè)機器人都是以這種方式工作,其重復精度在整個(gè)工作空間上都可以達到毫米數量級。因此,就精度問(wèn)題來(lái)說(shuō),示教再現方式可以使機器人很好的工作。而對于激光加工機器人來(lái)說(shuō),它的工作方式不是采用示教再現方式,而是采用離線(xiàn)編程方式,這時(shí)機器人的絕對精度成為關(guān)鍵指標。一般而言,機器人的絕對精度要比重復精度低一到兩個(gè)數量級,在如此低的精度下,機器人是無(wú)論如何也不能滿(mǎn)足工作需要。造成這種情況的原因主要是機器人控制器根據機器人的運動(dòng)學(xué)模型來(lái)確定機器人末端執行器的位置,而這個(gè)理論上的模型與實(shí)際機器人的物理模型存在一定誤差。因此,對機器人運動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行誤差補償進(jìn)而提高機器人的絕對精度是目前機器人技術(shù)領(lǐng)域急需解決的問(wèn)題。
一般情況下,機器人誤差分為幾何誤差和非幾何誤差。其中幾何誤差包括桿件參數誤差,理論參考坐標系與實(shí)際基準坐標系的誤差、關(guān)節軸線(xiàn)的不平行度、零位偏差等;非幾何因素包括關(guān)節和連桿的彈性形變、齒輪間隙、齒輪傳動(dòng)誤差、熱形變等。如果對機器人的幾何誤差進(jìn)行了很好的補償,絕對精度就可以大大提高,只有對于特定的需要提高絕對精度的應用時(shí)才考慮進(jìn)行非幾何誤差的補償。
要提高機器人的絕對精度,可以從兩方面入手,一是采用“避免”誤差的方法,即針對產(chǎn)生機器人誤差的各種誤差源,采用高精密加工手段加工機器人各零部件,結合高精密裝配技術(shù)進(jìn)行裝配。二是采用綜合補償技術(shù),即采用現代的測量手段,對所測得的數據進(jìn)行分析,輔以適當的補償算法,對機器人的誤差進(jìn)行補償以達到減小誤差的目的。
由于激光加工機器人的精度要求很高,需要采用多種方法進(jìn)行誤差綜合補償。首先采用“避免”誤差的方法。在機器人的結構設計中,采用合理的結構,使機器人的變形盡可能小。在加工制造過(guò)程中,關(guān)鍵的部件采用高精度的加工技術(shù)和裝配工藝。但是該方法對機器人經(jīng)過(guò)運行,產(chǎn)生由于機械磨損、元件性能降低以及構件自身動(dòng)態(tài)特性等因素帶來(lái)的誤差則無(wú)能為力。其次通過(guò)綜合補償技術(shù)來(lái)進(jìn)一步提高機器人精度。即根據實(shí)際測量的機器人誤差,在機器人模型中引入恰當的補償算法,來(lái)減小機器人的誤差,實(shí)現改善和提高機器人精度的目的。
伺服電機相關(guān)文章:伺服電機工作原理
評論