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新型2UPR/UPS/UP机构的误差模型与几何误差灵敏度仿真

陈伟杰 岳义 韦宝琛 崔国华 潘颖 陈文波

陈伟杰, 岳义, 韦宝琛, 崔国华, 潘颖, 陈文波. 新型2UPR/UPS/UP机构的误差模型与几何误差灵敏度仿真[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(4): 383-391. doi: 10.12299/jsues.22-0034
引用本文: 陈伟杰, 岳义, 韦宝琛, 崔国华, 潘颖, 陈文波. 新型2UPR/UPS/UP机构的误差模型与几何误差灵敏度仿真[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(4): 383-391. doi: 10.12299/jsues.22-0034
CHEN Weijie, YUE Yi, WEI Baochen, CUI Guohua, PAN Ying, CHEN Wenbo. Error model and geometric error sensitivity simulation of new 2UPR/UPS/UP mechanism[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(4): 383-391. doi: 10.12299/jsues.22-0034
Citation: CHEN Weijie, YUE Yi, WEI Baochen, CUI Guohua, PAN Ying, CHEN Wenbo. Error model and geometric error sensitivity simulation of new 2UPR/UPS/UP mechanism[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(4): 383-391. doi: 10.12299/jsues.22-0034

新型2UPR/UPS/UP机构的误差模型与几何误差灵敏度仿真

doi: 10.12299/jsues.22-0034
基金项目: 国家自然科学基金项目资助(51905337、51775165)
详细信息
    作者简介:

    陈伟杰(1995−),男,在读硕士,研究方向为机器人的精度设计. E-mail: weijiechen1219@163.com

    通讯作者:

    岳 义(1973−),男,副教授,博士,研究方向为机器人学和机构学. E-mail: yueyi0926@163.com

  • 中图分类号: TH112; TP24

Error model and geometric error sensitivity simulation of new 2UPR/UPS/UP mechanism

  • 摘要:

    研究推导2UPR/UPS/UP+AC摆混联机构的解析反解,并以2UPR/UPS/UP为研究对象,系统阐述单关节误差模型和支链误差模型,并给出相关的几何误差源;建立被动误差、动平台位姿误差与各支链运动副误差源之间的误差映射模型,并基于机构误差模型进行各运动副误差源的误差灵敏度仿真分析. 研究成果可为基于2UPR/UPS/UP并联机构的五自由度混联机器人工程设计提供运动副误差分配及精度设计的理论支撑,同时为其他混并联机构的误差建模和灵敏度分析提供借鉴.

  • 图  1  2UPR/UPS/UP+AC摆混联机构

    Figure  1.  2UPR/UPS/UP+AC pendulum hybrid mechanism

    图  2  转动关节误差示意图

    Figure  2.  Diagram of revolute joint error

    图  3  移动关节误差示意图

    Figure  3.  Diagram of prismatic joint error

    图  4  UPR支链坐标系示意图

    Figure  4.  Diagram of UPR branch chain coordinate system

    图  5  UPR支链几何误差示意图

    Figure  5.  Geometric error diagram of UPR branch chain

    图  6  任务空间的离散点图

    Figure  6.  Discrete point diagram of task space

    图  7  位置误差灵敏度均值

    Figure  7.  Mean sensitivity of position error

    图  8  姿态误差灵敏度均值

    Figure  8.  Mean sensitivity of attitude error

    表  1  AC摆的DH参数

    Table  1.   DH parameters of AC pendulum

    连杆${\alpha _{i - 1}}$${a_{i - 1}}$${d_i}$${\theta _i}$变化范围
    1(D)0m${\theta _1}$$\left[ {- {\text{π} },{\text{π} } } \right]$
    2(E)00${\theta _2}$$\left[ {-{\text{π} } /2,{\text{π} } /2} \right]$
    3(F)90º0n−90º
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    表  2  UPR支链几何误差定义

    Table  2.   Geometric error definition of UPR branch chain

    几何误差源误差含义备注
    Δa1=
    xa1, Δya1, Δza1)
    U1副近架轴线位置误差在系{O}下
    ΔθA1x =
    θA1xx, ΔθA1xy, ΔθA1xz)
    U1副近架轴线姿态误差在系{O}下
    Δa1x=
    xa1x, Δya1x, Δza 1x)
    U1副近架轴线与远
    架轴线间位置误差
    在系{A1x}下
    ΔθA1y =
    (ΔθA1yx, ΔθA1yy, ΔθA1yz)
    U1副远架轴线姿态误差在系{A1x}下
    Δa1y=
    (Δxa1y, Δya1y, Δza1y)
    U1副远架轴线与支
    链轴线间位置误差
    在系{A1y}下
    Δl1=
    xl1, Δyl1, Δzl1)
    支链移动方向误差在系{A1y}下
    ΔθB1y =
    θB1yx, ΔθB1yy, ΔθB1yz)
    R1副旋转轴线姿态误差在系{A1y}下
    Δb1=
    xb1, Δyb1, Δzb1)
    动平台铰链点B1的位置误差在系{C}下
    下载: 导出CSV

    表  3  并联机构杆长参数

    Table  3.   Rod length parameters of parallel mechanism

    参数${l_1}/{\rm{mm}}$${l_2}/{\rm{mm}}$${l_3}/{\rm{mm}}$
    Min881881881
    Max148114811481
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2022-02-23
  • 刊出日期:  2022-12-30

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