6D-MMD應用於機械手臂之機構參數校正

Calibration of Kinematic Parameters of Manipulators Using Six-Degree-Of-Freedom Motion Measurement Device

張誠瑋(Chen-Wei Chang)

指導教授 ： 雷衛台

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2009年)

摘要

摘要
目前已商業化的機械手臂皆以運動學機構參數來建立機械手臂之機構模型，
再由此機構模型驅動控制機械手臂之末端與基座座標系之位置與方向。
然而，在機械手臂各個組件的製造與裝配過程所產生的誤差是無法預測的，這些製造與裝配誤差直接影響機械手臂的精準度，使得以運動學機構參數建立之機構模型驅動控制之機械手臂末端之位置與方向與實際機械手臂末端運動之位置與方向有偏差，故需對機械手臂之機構參數進行精密校正。
本論文利用本實驗室特有之六維運動量測系統(6D-MMD)，提出了一套能夠準確估測機械手臂實際機構參數之方法，再以估測出的實際機構參數建立機械手臂之機構模型，以控制機械手臂的末端位置與方向，達到精密定位與定向。
首先針對五軸機構之機械手臂進行量測模擬與機構參數校正，本論文建立一個理想的五軸的機械手臂模型，此理想五軸機械手臂的每個局部座標系皆會在同一個平面上，並在此模型基礎上，在每個軸座標系之間之機構參數給予不同的誤差，模擬實際機械手臂，再各別定位驅動各轉動軸，以六維運動量測裝置量出手臂末端之位置與方向，經由數據處理得到每個軸座標系之間之實際機構參數，達到校正的目的。
在完成五軸機械手臂機構參數校正後，本論文再以PUMA560模擬驗證此校正方法的正確性與可行性。由於建立的機構模型與校正得到的機構模型不相同，所判別出的機構參數和原來假設實際有誤差的機構參數在定義上就是不同的，因此無法將兩者做比較，但可藉由估測出之機構參數所建立的機構模型之基座座標系與末端座標系之位置與方向，與假設有誤差之機構參數所建立的機構模型之基座座標系與末端座標系之位置與方向是否一致來證明這個方法應用PUMA560是正確且可行的。經模擬驗證得到雖然PUMA560之機構模型與五軸機械手臂是不同的，但皆可由此方法校正機械手臂之機構參數。由附錄中，在模擬各軸旋轉15度時，最大誤差不超過0.0200mm；在模擬各軸旋轉30度時，最大誤差不超過0.0070mm。

關鍵字

機械手臂 ； 機構參數 ； 校正

並列摘要

無資料

並列關鍵字

manipulator ； geometric parameter ； calibration

參考文獻

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