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机器人是在运动副的相互连接下组成的一个多体系统,而运动副所含的间隙不仅会使定位出现偏差,还会导致两元素发生冲击碰撞,直接影响机器人的稳定性和可靠性。 本文以 ABB机器人系统作为研究对象,抽取其为分析模型,并利用虚拟样机技术进行仿真实验,分析由于铰间隙的存在对机器人定位精度和稳定性的影响,最终得到的结果亦可为不同工作条件下的机器人选取精度间隙提供参考依据。本文进行的主要工作有以下几方面: (1)本文较为详细介绍了D-H坐标法与位姿变换法,并将两种方法结合建立了不含间隙机器人的逆运动学模型,求得了不含间隙机器人控制时所需要的各铰接处的角位移广义坐标解析解,并将各角位移量视为已知量,建立了含间隙机器人的正运动学模型,求得含间隙机器人在实际运动时的位置坐标;将此位置坐标与无间隙机器人的工作目标对比,得到位置变量值。 (2)以ABB机器人为研究原型,考虑机器人在竖直面的三个旋转副,不考虑水平旋转的回转副,通过SolidWorks分别对无间隙理想模型和常用精度等级间隙值的机器人进行了三维模型的建立。并采用ADAMS对仿真模型添加了重力、接触等参数模拟实际工作的情况,同时分别对三个铰接处添加了三个驱动,得到并分析了各精度间隙机器人空载不受力的各项运动学误差。 (3)采用 ADAMS建立仿真模型时,又分别添加了与手腕垂直方向的三种恒力与变函数力,模拟在作业工况下,机器人末端执行件受到不同恒力与变力时的运动情况,得到并分析了各间隙机器人的各项运动学误差。在实际作业中,并不是一味的提高精度使运动稳定性相应地提高,而要根据不同的工作要求和各精度间隙对运动学参数的影响,在成本预算内选取合适的精度。本文为不同工作条件下的机器人选取精度间隙提供了一定理论基础。