1、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)位姿精度用機(jī)器人末端執(zhí)行器的位姿誤差來(lái)表示，是反映機(jī)器人性能的一個(gè)重要指標(biāo)，也是確保機(jī)器人能正常工作、實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)行要求的保證。本文以五自由度(5-DOF)串聯(lián)機(jī)器人為研究對(duì)象，從多因素對(duì)串聯(lián)機(jī)器人靜態(tài)誤差的影響及其對(duì)串聯(lián)機(jī)器人動(dòng)態(tài)特性影響的角度出發(fā)，建立了串聯(lián)機(jī)器人靜態(tài)誤差模型、含間隙鉸串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)模型，并建立了含間隙鉸串聯(lián)機(jī)器人虛擬樣機(jī)。同時(shí)，為分析各因素對(duì)串聯(lián)機(jī)器人位姿精度的影響，建立非接觸式三坐標(biāo)激光測(cè)量系

2、統(tǒng)對(duì)串聯(lián)機(jī)器人位姿精度進(jìn)行測(cè)量。主要內(nèi)容如下:
　　(1)采用Denavit-Hartenberg方法設(shè)定五自由度串聯(lián)機(jī)器人桿件坐標(biāo)系，通過(guò)齊次變換矩陣建立串聯(lián)機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對(duì)由靜態(tài)誤差引起的串聯(lián)機(jī)器人末端位姿誤差做了分析。利用微小位移合成法建立了串聯(lián)機(jī)器人的靜態(tài)位姿誤差分析模型，以機(jī)構(gòu)可靠度為位姿精度評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)用Monte Carlo數(shù)值仿真法分析串聯(lián)機(jī)器人各連桿參數(shù)誤差對(duì)串聯(lián)機(jī)器人的靜態(tài)位姿精度的

3、影響程度，并分析得出對(duì)串聯(lián)機(jī)器人的靜態(tài)位姿精度影響最大的關(guān)節(jié)。
　　(2)基于接觸動(dòng)力學(xué)理論，建立能夠有效描述軸與軸承間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)鉸徑向間隙模型，給出間隙鉸節(jié)點(diǎn)接觸-分離切換點(diǎn)判別條件，建立旋轉(zhuǎn)間隙鉸法向接觸力、切向接觸力模型。在建立旋轉(zhuǎn)鉸間隙矢量模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)含間隙旋轉(zhuǎn)鉸五自由度串聯(lián)機(jī)器人，提出利用無(wú)質(zhì)量變長(zhǎng)桿代替間隙的方法，并結(jié)合多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，對(duì)增加廣義自由度后的多自由度串聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)分析，推導(dǎo)并建立

4、含間隙鉸五自由度串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)模型。
　　(3)對(duì)考慮運(yùn)動(dòng)副間隙的五自由度串聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行虛擬樣機(jī)仿真分析，利用Pro/E實(shí)現(xiàn)五自由度串聯(lián)機(jī)器人三維模型的建立，并利用蒙特卡洛法確定機(jī)器人總工作空間、靈活工作空間大小，然后通過(guò)robotics toolbox計(jì)算靈活工作空間內(nèi)指定軌跡所需驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角位移數(shù)據(jù)，最后在ADAMS中進(jìn)行含間隙鉸機(jī)器人虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析。利用此虛擬樣機(jī)分析串聯(lián)機(jī)器人按指定命令運(yùn)行時(shí)間

5、隙對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能的影響。并通過(guò)參數(shù)化間隙大小，分析不同間隙值對(duì)串聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能的影響。
　　(4)針對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)位姿精度檢測(cè)困難的問(wèn)題，提出利用激光測(cè)量?jī)x跟蹤測(cè)量的方法，并詳細(xì)介紹了針對(duì)串聯(lián)機(jī)器人測(cè)量的非接觸式三坐標(biāo)激光測(cè)量系統(tǒng)的工作原理。以機(jī)器人位姿重復(fù)性、位姿準(zhǔn)確度、軌跡速度準(zhǔn)確度、軌跡速度重復(fù)性、軌跡速度波動(dòng)為機(jī)器人精度評(píng)定指標(biāo)，給出利用非接觸式三坐標(biāo)激光測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量機(jī)器人精度的測(cè)量方案及測(cè)試結(jié)果。