Приближенный метод расчета погрешностей отработки роботами программных траекторий

• Автор: Аннаби Мохамед Хабиб
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННАЯ РОБОТОТЕХНИКА И ПРОБЛЕМАТИКА ТОЧНОСТИ МАНИПУЛЯЦИОННЫХ РОБОТОВ

1.1. Классификация роботов по назначению

1.2. Показатели точности роботов. Первичные погрешности

промышленных роботов и их суммирование

1.3. Нормирование показателей точности промышленных роботов

1.4. Постановка задач исследования в диссертации

Выводы по главе

Глава 2. МЕТОД ПРИБЛИЖЕННОГО РАСЧЕТА
ДИНАМИЧЕСКИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ РОБОТОВ
2.1. Исходные положения
2.2. Приближенное представление погрешностей роботов при
* контурном управлении
2.3. Преимущества и недостатки предлагаемого подхода
2.4. Переход от вектора погрешности к погрешности отработки
траектории
2.5. Методика анализа и схема алгоритма анализа динамических.
погрешностей отработки программной траектории
2.6. Определение основных значений геометрических погрешностей
Выводы по главе
Глава 3. РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТЕЙ ОТРАБОТКИ
ТИПОВЫХ ТРАЕКТОРИЙ ДЛЯ МАНИПУЛЯТОРОВ,
РАБОТАЮЩИХ В РАЗНЫХ СИСТЕМАХ КООРДИНАТ
^ 3.1. Динамические погрешности манипулятора, работающего в
прямоугольной системе координат

3.2. Динамические погрешности манипулятора, работающего в
цилиндрической системе координат
3.3. Динамические погрешности антропоморфного манипулятора,
работающего в ангулярной системе координат
3.4. Учет ориентирующих степеней подвижности манипулятора
3.5. Способы определения коэффициентов скоростных погрешностей
по результатам испытаний
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертации. К настоящему времени разнообразие роботов, классифицируемых по назначению, характерным признакам принципиального, схемного и конструктивного решений, чрезвычайно широко, что лишь отчасти отражено в монографической и учебной литературе [1, 6 - 9, 15, 36, 39, 40, 44, 51, 66, 67, 68, 69, 83] и в стандартах [19, 21, 24]. Обзору современного типажа роботов в данной диссертации уделяется определенное внимание. Однако вне зависимости от назначения за последние десятилетия в робототехнике вполне определилась приоритетная научная проблематика. Проблема обеспечения требуемой или предельно возможной точности промышленных роботов (ПР) была одной из центральных в робототехнике, начиная с ее рождения, она полностью сохраняет актуальность и в наше время. За два последних десятилетия в монографической и учебной литературе, в публикациях в периодических изданиях, в сборниках и трудах научных конференций проблематике точности ПР неизменно уделяется большое внимание [12, 16, 26, 38, 39, 41, 45, 51, 56, 63, 72]. В большинстве случаев это теоретические исследования, но в ряде источников [22, 80, 81] основное внимание уделяется экспериментальному определению точностных характеристик.
Расширение вычислительных возможностей общедоступного стандартного программного обеспечения современных компьютеров привело к весьма спорному представлению, что анализ точности ПР всегда необходимо строить на основе максимально сложных математических моделей, в которых учитывается как можно больше влияющих факторов. Из этого как будто следовал некорректный вывод, что задачи анализа точности в робототехнике, приводимые к простым математическим моделям, не представляют интереса.
Последовательная реализация этих представлений приводила к тому, что центр тяжести переносился на процедуры составления больших систем дифференциальных уравнений движения. Новизна теоретических исследований определялась преимущественно тем, что в математических моделях учитывалось все большее число факторов и вводилось все большее

способе нормирования пропадает информация о различии показателей точности по направлениям. Изменение среднеквадратичных значений по направлениям учитывается в рамках корреляционной теории случайных величин. В выбранной системе координат X, V, 2 свойства погрешностей по линейным координатам задаются не тремя среднеквадратичными значениями, а квадратной симметричной матрицей размерности 3x
'' О2 ДХ Р ХУ Одх СТду в = Р ХУ Одх Оду о2 ду
V. Р Х7. Одх Од/ р у2 СТду Од7,
Р Х7 Одх Од/. Р У/. Оду Од
о2 дг .
(1.5)
где рдт, рхг, Ргг - коэффициенты корреляции, которые могут принимать как положительные, так и отрицательные значения на интервале (-1, + 1). Эти коэффициенты корреляции, отражающие попарную взаимосвязь составляющих погрешностей, могут быть оценены из решения уравнений погрешностей механизма, если первичные погрешности в кинематических парах при задании программных значений обобщенных координат считать независимыми. Если задана ось, определяемая единичным вектором е - [Уь Уг, Уз]Г, где у|, уг, уз - направляющие косинусы в выбранной системе координат X, У, 2, то значение дисперсии по указанному направлению Б будет определяться матричным выражением
^м = етЪе, (1.6)
которое после раскрытия представляет собой квадратичную форму направляющих косинусов. Аналогичным образом получаются исходные выражения для дисперсии погрешности углового ориентирования — угла поворота вокруг заданной оси Б. Без каких-либо трудностей задачи представления погрешностей по линейным координатам и углам могут быть связаны, если рассматривать вместо трехмерных шестимерные векторы, тогда матрица преобразования будет иметь размерность 6x6.