3-PTT并联机器人的误差分析与补偿

摘要

对并联机器人进行标定是提高位姿精度的有效措施。但传统标定方法存在误差参数多、误差累积及超静定方程组不易获得最优解等问题。为此，本文以3-PTT并联机器人为研究对象，首先，通过正运动学方程建立包含21个误差项的误差模型，细分18种情况并向其中添加误差值，系统地分析铰链点安装坐标误差及连杆长度误差对动平台位置精度的影响关系。误差分析结果表明，连杆长度和静平台铰链点z坐标误差对末端精度影响显著，3个自由度方向上的误差均已超过1 mm。同时，为克服传统方法中的不足，本文提出一种逆运动学误差补偿算法。该算法利用机器人的逆运动学模型将机构误差转化为关节输入误差，减少了传统算法中的误差参数，大幅降低了优化方程的求解难度，提高了补偿效率。随后，采用改进粒子群算法对误差修正目标函数寻优，以此获得滑块补偿量，将其与理想滑块输入量叠加作为滑块修正量驱动机器人完成误差补偿。仿真结果表明，补偿后动平台位置误差均无限趋于0；实验结果显示：动平台在x、y、z轴自由度方向的误差最大值分别由10.89、12.42、2.12 mm降至0.97、1.14、0.72 mm，距离误差最大值由15.35 mm降至1.36 mm，补偿效果明显；误差均值分别由5.86、8.02、1.12 mm降至0.45、0.46、0.33 mm，距离误差均值降至0.82 mm，运行精度提高92.1%。

关键词

并联机器人 / 误差分析 / 误差补偿 / 改进粒子群算法 / 位姿精度