Entwicklung eines Parameteridentifikationsverfahrens zur Erhöhung der absoluten Positioniergenauigkeit von Industrierobotern:
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München ; Wien
Carl Hanser Verlag
1987
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| Series: | Produktionstechnik, Berlin
63 |
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VERFAHRENS ZUR ERHÖHUNG DER ABSOLUTEN
POSITIONIERGENAUIGKEIT VON INDUSTRIEROBOTERN
INHALTSVERZEICHNIS
0 Kurzzeichen und Symbole 5
1 Einleitunn und Aufgabenstellung 9
2 Mathematische Grundlagen und Beschreibungsformen
kinematischer Ketten_______________________________ 11
2 1 Darstellung kinematischer Ketten mit Hilfe
homogener Transformation 11
2 2 Beschreibungsform der Position und Orientierung
des Effektors in homogenen Koordinaten 12
2 3 Spezifikation der Transformationsmatrix 14
231 Denavit-Hartenberg Darstellung 15
2311 Bemerkungen zur DH-Darstellung
23111 Parallelitätsfehler zwi
schen zwei Gelenkachsen 18
23112 Erklärung für die
Verschiebungen des
Koordinatensystems bei
spezieller Kinematik 20
232 Beschreibungsform mit 5 Parameter 21
233 Beschreibungsform mit 6 Parameter 23
234 Verwendung von Quaternionen 24
- 2 -
3 Fehleranalyse und Klassifizierung der
Fehlerursachen ---------------------------------
3 1 Einleitung
3 2 Definition der Wiederholgenauigkeit und der
absoluten Positioniergenauigkeit 25
3 3 Klassifizierung der Fehlerursachen 27
3 4 Fehlermodellierung und Untersuchung der
Auswirkungen von Fehlern auf die absolute
Positioniergenauigkeit 29
341 Modellparameterfehler 32
3411 Auswirkung einer fehlerhaften
Bestimmung zwischen dem Roboter
basiskoordinatensystem und dem
Referenzkoordinatensystem 32
3412 Dimensionierungsfehler 35
3413 Elastizitätsverhalten
kinematischer Ketten 40
34131 Getriebesteifigkeit 42
34132 Formulierung der
Elastizitätsmatrix 45
34133 Berechnung der Kraft
und des Moments an
jedem Gelenk 49
34134 Auswirkung der elastischen
Verformungen der kinema-
ischen Elemente auf die
Positionierung
342 sekundäre Fehler
3421 Weggeberfehler und Positionier
fenster
3422 Getriebespiel
3423 Temperaturschwankung
- 3 -
4 Identifikationsverfahren der kinematischen Parameter
von Industrierobotern und Kompensationsmethoden
zur Erhöhung der absoluten Positioniergenauiqkeit 58
4 1 Einleitung 58
4 2 Überblick über bisherige Methoden für die
Erhöhung der absoluten Positioniergenauigkeit
von Industrieroboter 59
4 3 Theoretischer Ansatz der Parameter
identifikation 62
4 4 Matrixinversion 71
441 schlecht konditionierte Matrix 71
442 Das Schmidtsche Orthonormalisierungs-
verfahren 72
4 5 Struktur und Algorithmus zur Bildung der
Jacobi-Matrix 76
451 Erstellung der Matrix 79
452 Erstellung der Jacobimatrix für die
Abstandsfehlereingabe 81
4 6 Zuordnung des Roboterbasiskoordinatensystems 83
4 7 Verfahrensansätze zur Reduktion von mittleren
absoluten Positionierfehlern 89
471 Aufschaltung der Achsvariable für die
Kompensation der Elastizität 91
472 Parameterbestimmung in reduzierten
Arbeitsräume 93
5 Simulation des Identifikationsprozesses 97
5 1 Struktur und Aufbau des Simulationsprogramms 97
5 2 Ergebnisse simulationstechnischer Unter
suchungen am Beispiel eines Indurstrie-
Roboters mit sechs rotatorischen Gelenken 99
521 Identifikation der kinematischen
- 4 -
Parameter ohne am Effektorsystem
angreifende Last
522 Parameteridentifikation unter Berück
sichtigung der am Effektorsystem an
greifenden Last
523 Kleinraumstrategie
6 Erprobung
6 1 Meßsysteme
611 Laserverfolgungssystem zur Messung der
Bewegungen des Robotergliedes 112
612 Drei-Koordinaten-Meßgerät in
Auslegerbauweise 113
613 Kugelkoordinaten-Meßgerät 113
614 Robotervermessung durch Inertial
systeme 113
615 Teodoliten 114
6 2 Ergebnisse der Erprobungen 115
621 Parameteridentifikation für zwei
kooperiende Mantec-Ra 116
622 Parameteridentifikation für Kuka 160
mit Schweißzange 120
7 Zusammenfassung 125
8 Schrifttum 127
ANHANG A
ANHANG B
ANHANG C
ANHANG D
ANHANG E
Darstellung der differentiellen Änderung
des Koordinatensystems 13”*
Definition der Wiederholgenauigkeit 134
Analyse der Elastizität 137
Algorithmus zur rekursiven
Parameterschätzung 139
Hessesche Normalform 142
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