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本课题结合国家自然科学基金项目(“大型复杂工件现场再制造中机器人拟人化机理研究”,编号:51065017)展开研究的。将工业机器人运用于传统的机械加工领域是工业机器人应用发展的重要趋势。本文针对MOTOMAN UP50型工业机器人用于机械加工时,由于其自身刚度弱,导致加工精度低,无法满足机械加工要求的现状,分析研究了MOTOMAN UP50工业机器人的刚度,并建立了其刚度模型,其次通过对其末端铣削力的分析求解,建立了其末端切削力模型,并基于刚度模型和末端切削力模型,对此时加工时产生的误差进行预测,同时由此建立其末端误差补偿模型,并通过关节量补偿到MOTOMAN UP50型工业机器人位姿控制程序中以提高实际加工精度。(1)以MOTOMAN UP50工业机器人为研究对象,采用D-H方法建立了其运动学方程,并对MOTOMAN UP50工业机器人运动学正逆解进行了推导。(2)分别以微分变换法和矢量法介绍了6自由度垂直关节机器人的雅克比矩阵的构造,并运用微分变换法构造了其雅克比矩阵,在此条件下,分析了机器人操作末端力和力矩与各连杆力与力矩之间的关系。与此同时对连杆的运动进行了分析研究,构建了各连杆运动之间的联系关系式,并运用拉格朗日法推导了工业机器人的动力学方程。(3)在连杆刚性的理想条件下,忽视连杆惯性力及重力影响,以及在已知臂杆刚度的条件下,研究关节刚度和臂杆刚度对机器人末端变形的影响,并由此建立了工业机器人刚度模型,为机器人刚度分析探索了一种新的建模方法。(4)对MOTOMAN UP50工业机器人末端切削力进行了分析研究,并在此基础上建立了机器人末端切削力模型,然后根据建立好的机器人的刚度模型,对此时加工产生的误差进行预测,并通过关节量的关节角补偿到机器人位姿控制程序中,从而建立机器人误差补偿模型,为基于刚度的机器人加工误差提供了新的补偿方法。(5)根据建立好的误差补偿模型,通过对MOTOMAN UP50工业机器人进行铣削实验,验证了其补偿方法的可行性以及有效性。