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清华大学学报(自然科学版)  2014, Vol. 54 Issue (2): 185-190    
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两端吸附式爬壁机器人机械臂运动误差修正算法
刘佳君1,孙振国1(),张文增1,陈强1,2
2. 浙江清华长三角研究院, 嘉兴 314006
Error correction algorithm for manipulator of wall climbing robot with both ends having magnetic adsorption
Jiajun LIU1,Zhenguo SUN1(),Wenzeng ZHANG1,Qiang CHEN1,2
1. Key Laboratory for Advanced Materials Processing Technology of Ministry of Education, Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2. Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University, Jiaxing 314006, China
全文: PDF(1303 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)       背景资料
文章导读  
摘要 

为了解决水轮机叶片坑内修焊空间加工作业需求,研制了适用于复杂曲面的两端吸附式爬壁机器人,该机器人由永磁间隙吸附式移动平台、多自由度机械臂(包括3个主动关节和3个被动关节)和永磁间隙吸附式末端作业单元组成。针对给定末端路径,这种结构的机器人需基于局部平面假设来完成主动关节的轨迹生成。但经仿真分析,在1.5 m半径外球面上的简化造成的误差达到5 mm以上,不满足修焊工艺要求精度。为此,提出在机械臂加工运动过程中,通过Jacobi矩阵将末端作业单元在Descartes坐标系下的误差转换为关节角修正量以完成动态修正的算法。仿真实验表明,该算法可有效降低运动路径误差至1 mm以下。

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作者相关文章
刘佳君
孙振国
张文增
陈强
关键词 机器人机械臂复杂未知曲面误差分析修正    
Abstract

A wall climbing robot with both ends using magnetic adsorption is developed for on-site hydraulic turbine blade repairs. The magnetic mobile platform has a multiple degrees of freedom (DOF) manipulator and an end operating unit. The manipulator has 3 active and 3 passive joints, so the trajectory planning method for a given working path assumes a local curve where the end effector of the manipulator works on a plane. However, simulations for a sphere with a 1.5 m curvature show that the path error due to this assumption is larger than 5 mm. A correction algorithm to reduce the error transforms the error from Cartesian space to the joint space through a Jacobian matrix. Simulations show that the error can be reduced to less than 1 mm by this algorithm.

Key wordsrobot    manipulator    complicated unknown curve    error analysis    correction
收稿日期: 2013-10-10      出版日期: 2015-04-16
ZTFLH:     
基金资助:国家 “八六三” 高技术项目(2007AA04Z258);国家自然科学基金项目(50875147)
引用本文:   
刘佳君, 孙振国, 张文增, 陈强. 两端吸附式爬壁机器人机械臂运动误差修正算法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(2): 185-190.
Jiajun LIU, Zhenguo SUN, Wenzeng ZHANG, Qiang CHEN. Error correction algorithm for manipulator of wall climbing robot with both ends having magnetic adsorption. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2014, 54(2): 185-190.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2014/V54/I2/185
  两端磁吸附式水轮机叶片坑内修焊作业机器人组成
  机器人D-H坐标系及参数
i θi/(°) αi/(°) ai/mm di/mm
1 [-10,20] 90 68.5 0
2 [-60,60] 0 300 0
3 [-120,120] -90 119 -53.25
4 [-110,-70] 90 0 0
5 [70,110] 90 0 -181
6 [-120,120] 0 0 0
  机械臂D-H参数
  不同方向下路径误差e与运行距离的关系
  误差修正算法仿真结果
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