[发明专利]一种基于粗插补的混联机器人误差在线补偿系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于粗插补的混联机器人误差在线补偿系统及方法，其中系统包括混联机械臂、第一、二转动支架、检测系统及控制系统；混联机械臂中的动平台，其周侧铰接有第一至第三主动臂，其后端固接有从动支撑臂；其前端连接有A/C轴双摆角头；第二、三主动臂及从动支撑臂通过第三至第五转轴与第二转动支架连接；第二转动支架通过第六转轴与轴承座连接；检测系统包括：检测第六、五转轴转角的第一、二角度传感器；检测C、A轴转角的第三、四角度传感器；检测从动支撑臂轴向位移的第一位移传感器；控制系统中的多轴运动控制器，其接收各传感器的反馈信号，输出信号控制对应伺服电机的工作。本发明的补偿方法简单，可提高混联机器人定位精度。

技术领域

本发明涉及一种机器人加工领域，特别涉及一种基于粗插补的混联机器人误差在线补偿系统及方法。

背景技术

为适应加工大型结构件的大范围移动、局部高速精密加工的服役环境，应对大型结构件具有外形尺寸大、几何形状复杂、精度要求高等特点，以混联构型装备为核心功能部件的单机制造单元或多机制造系统正逐渐成为不可或缺的重要工具。然而，在使用过程中混联机器人由于末端执行器负载和机械臂自身重力作用会发生一定程度的形变，使机器人末端位置发生偏移，及机器人零件在加工制造过程中实际尺寸与理论尺寸不完全相符，在装配过程中会造成驱动支链长度不准确，各驱动关节因减速器带来的传动误差，摆角头因减速器间隙、摩擦、零位偏差引起的关节误差，会造成运动控制器中用于计算的理论模型参数与机器人实际参数不一致，直接影响末端的定位精度。

提高机器人精度的方法主要有误差预防技术和误差补偿技术。目前误差预防技术一直受到零件制造技术和经济效益的制约，而误差补偿技术可以在较低的硬件投入下使机器人精度得到有效的改善。误差补偿技术主要有两类：一类是离线补偿，在机器人使用之前通过标定或者建立误差补偿映射模型提高精度，这类方法复杂繁琐且现场使用时无法改变；另一类是在线补偿，在机器人使用过程中检测误差，实时对误差进行补偿。目前的在线补偿方法，监测数据较多，运算量大，占用计算机的存储容量和运行速度，设备的运行速度相应受到影响。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种高效准确的基于粗插补的混联机器人误差在线补偿系统及方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于粗插补的混联机器人误差在线补偿系统，包括混联机械臂、第一转动支架、第二转动支架、检测系统及控制系统；其中：

混联机械臂包括动平台；动平台周侧铰接有三个由伺服电机驱动伸缩的主动臂，依次为第一主动臂、第二主动臂、第三主动臂；动平台后端固接有从动支撑臂；动平台前端连接有由伺服电机驱动的A/C轴双摆角头，其中双摆角头的C轴与动平台转动连接；第一主动臂通过第一转轴与第一转动支架转动连接；第一转动支架通过第二转轴与固定的轴承座转动连接；第二主动臂、第三主动臂、从动支撑臂，对应通过第三转轴、第四转轴、第五转轴与第二转动支架转动连接；第二转动支架通过第六转轴与固定的轴承座转动连接；第一转轴与第二转轴的轴线垂直；第三转轴、第四转轴、第五转轴的轴线相互平行且与第六转轴的轴线垂直；第二转动支架的中心位于第五转轴的轴线与第六转轴的轴线交点上；

检测系统包括：用于检测第六转轴转动角度的第一角度传感器；用于检测第五转轴转动角度的第二角度传感器；用于检测C轴转动角度的第三角度传感器；用于检测A轴转动角度的第四角度传感器；用于检测从动支撑臂轴向位移的第一位移传感器；

控制系统包括多轴运动控制器；该多轴运动控制器，其接收来自第一至第四角度传感器以及第一位移传感器的检测信号，其将检测值换算为对应第一至第三主动臂的伸缩位移值以及A、C轴的转动角度值，并与对应的给定值进行相减得到偏差，其基于偏差给出控制信号，控制驱动第一至第三主动臂以及A、C轴的伺服电机的工作。

进一步地，第五转轴的轴线与第三转轴的轴线及第四转轴的轴线距离相等。