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基于數(shù)控加工中心系統(tǒng)的高精度鉸鏈式機械臂

采用機械臂來對鉆床的鉆頭、螺栓等進行定位是一種很先進的技術(shù)。在通用的機器人中，其懸臂式機械臂的靈活度和驅(qū)動系統(tǒng)齒輪間會造成較大定位誤差。之前的研究是采用二次標定及運行在數(shù)控加工中心的機器人偏差矯正數(shù)學模型，以降低上述定位誤差。無論機械臂位置如何，都可以通過計算每一個機械臂鏈接處的線性變形來對模型做進一步改善。這些變形參數(shù)由校準程序來確定，然后實時地引導執(zhí)行機構(gòu)以準確定位，精度達到± 0.25mm。

由于鉸鏈式機械臂在航空航天工業(yè)中得到廣泛的應用，因此其已被成功地應用到汽車制造中。機器人的使用有利于降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)的靈活性。

為實現(xiàn)高精確度定位，機械運動形式必須是可以反復的。對于機械臂，每個坐標軸外的副旋轉(zhuǎn)編碼器都能夠減小微小反作用力造成的定位誤差。典型的機器人操縱機構(gòu)是由多個鉸鏈鏈接而成的。通過先后施加在每個操縱臂上的動作來實現(xiàn)機械臂的操縱行為。而在數(shù)控程序中，儲存盒傳輸上述動作的方法是采用矩陣法。通過坐標位置反饋后進行二次校核的方法以達到機械臂的高精度，將該方法寫進數(shù)控加工中心以進行控制。

在裝配生產(chǎn)線上使用機器人如果不進行校準，則其機械臂的靈活度和驅(qū)動系統(tǒng)的齒輪間會產(chǎn)生較大定位誤差。將運動模型添加到數(shù)控中心，對機械臂進行實時控制和矯正，以實現(xiàn)定位的高精確度并提高機械臂的工作空間。圖1為安裝在直線生產(chǎn)線上的機械臂。

圖1　直線生產(chǎn)線上的機械臂

Bradley Saund et al. SAE 2013-01-2292.

編譯：張冬冬