劉 博 何鵬鵬 張加波 王 凱 張 杰

四自由度串聯(lián)式機(jī)械臂精度測(cè)試技術(shù)研究

劉 博 何鵬鵬 張加波 王 凱 張 杰

（北京衛(wèi)星制造廠有限公司，北京 100094）

針對(duì)四自由度串聯(lián)式機(jī)械臂精度測(cè)試過程中關(guān)節(jié)、臂桿組件基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移、零位標(biāo)定、立方鏡準(zhǔn)直及末端定位精度測(cè)試等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，給出了相應(yīng)實(shí)施方案及解算方法。提出采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)-激光跟蹤儀聯(lián)合標(biāo)定的方式解決關(guān)節(jié)、臂桿組件動(dòng)、靜態(tài)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移及復(fù)現(xiàn)。采用激光跟蹤儀-經(jīng)緯儀聯(lián)合標(biāo)定的方式建立整臂器上裝配基準(zhǔn)。討論了機(jī)械臂關(guān)節(jié)零位標(biāo)定流程及求解算法，給出了四自由度機(jī)械臂末端精度測(cè)試流程，并詳細(xì)闡述了末端定位精度解算方法。為多自由度串聯(lián)式機(jī)械臂精度測(cè)試提供了技術(shù)途徑。

四自由度；串聯(lián)式；機(jī)械臂；精度測(cè)試；基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移

1 引言

深空探測(cè)是指對(duì)地球以外的天體開展的空間探測(cè)活動(dòng)，一般可分為無人探測(cè)和載人探測(cè)。目前，人類開展的大部分深空探測(cè)任務(wù)均為無人探測(cè)任務(wù)。無人探測(cè)任務(wù)中常使用機(jī)械臂進(jìn)行樣品的采集與分析，如美國“海盜號(hào)”探測(cè)器、“鳳凰號(hào)”探測(cè)器均采用機(jī)械臂實(shí)施樣品采集、轉(zhuǎn)移及就位分析任務(wù)[1，2]。

針對(duì)月球表面采樣任務(wù)而言，其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)無人條件下，月球表層指定區(qū)域內(nèi)多點(diǎn)樣品的多次自動(dòng)采集。本文研究的采樣機(jī)械臂為典型的四自由度弱剛性串聯(lián)式機(jī)械臂。機(jī)械臂安裝于深空探測(cè)器表面，工作過程中，四個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)末端采樣器進(jìn)行空間轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)月球表層樣品的多點(diǎn)、多次采集與轉(zhuǎn)移功能。

四自由度空間機(jī)械臂為復(fù)雜系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性，關(guān)節(jié)、臂桿接口匹配性較高，產(chǎn)品主要特點(diǎn)如下：

a.產(chǎn)品構(gòu)型為多自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)，臂桿尺寸大、產(chǎn)品剛度弱；

b. 機(jī)械臂各旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、臂桿、末端采樣器與裝配基座、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、臂桿軸線之間相對(duì)位置關(guān)系要求及形位公差指標(biāo)要求多，相關(guān)性強(qiáng)且精度較高。

機(jī)械臂整體構(gòu)型簡圖如圖1所示，機(jī)械臂本體坐標(biāo)系定義如圖2所示。

圖1 四自由度串聯(lián)式機(jī)械臂整體構(gòu)型簡圖

圖2 四自由度空間機(jī)械臂本體坐標(biāo)系定義

機(jī)械臂整臂裝配及裝配完成后的性能測(cè)試過程涉及關(guān)節(jié)、臂桿組件基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移、整臂裝配基準(zhǔn)建立、整臂零位標(biāo)定、末端定位精度測(cè)試等一系列精度測(cè)試技術(shù)難點(diǎn)[3]，因此合理的整臂精度測(cè)試規(guī)劃及相關(guān)技術(shù)研究對(duì)保證產(chǎn)品最終功能、性能具有重要意義。

本文在深入分析機(jī)械臂產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及精測(cè)技術(shù)難點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了關(guān)節(jié)、臂桿基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移方法，給出了關(guān)節(jié)零位標(biāo)定實(shí)施方案，并針對(duì)整臂立方鏡準(zhǔn)直、定位精度測(cè)試過程，給出了相應(yīng)解算方法，為產(chǎn)品研制提供技術(shù)途徑并為整臂結(jié)構(gòu)、構(gòu)型優(yōu)化提供依據(jù)。

2 關(guān)節(jié)、臂桿組件基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移

機(jī)械臂系統(tǒng)裝配階段，對(duì)各關(guān)節(jié)、臂桿間空間夾角、距離、平行度、同軸度等常規(guī)項(xiàng)目提出精度需求；產(chǎn)品功能及性能試驗(yàn)階段，對(duì)末端定位精度、整臂基準(zhǔn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)移等提出精度測(cè)試需求。

機(jī)械臂整體精測(cè)方案按照特征標(biāo)定→特征提取→特征評(píng)價(jià)的實(shí)施步驟，在產(chǎn)品研制各個(gè)階段，針對(duì)不同組件的實(shí)際情況，合理選用不同測(cè)量手段，通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)共享、基準(zhǔn)統(tǒng)一，達(dá)到整體統(tǒng)一評(píng)價(jià)目的[4]。機(jī)械臂整體精測(cè)方案實(shí)施流程圖如圖3所示。

圖3 機(jī)械臂整體精測(cè)方案實(shí)施流程圖

產(chǎn)品裝配、試驗(yàn)階段，關(guān)節(jié)和臂桿處于連接狀態(tài)，精測(cè)采樣部位完全被覆蓋，無法直接實(shí)施采樣，組件階段為特征可視階段，為特征體最佳采樣時(shí)機(jī)，可采用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移法將待測(cè)特征以合適方式標(biāo)定至轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)，后續(xù)在裝配或試驗(yàn)階段，綜合考慮測(cè)量精度、效率、安全性等多項(xiàng)因素，靈活選用適宜手段，從轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)中提取出需求特征，進(jìn)行后續(xù)處理[5，6]。

機(jī)械臂關(guān)節(jié)、臂桿裝配位置關(guān)系分別依據(jù)關(guān)節(jié)輸出軸線及臂桿固定軸線進(jìn)行評(píng)定，為保證整臂裝配、測(cè)試過程的可實(shí)施性及精測(cè)基準(zhǔn)的一致性，可在組件階段將關(guān)節(jié)輸出軸線及臂桿固定軸線引出。關(guān)節(jié)及臂桿組件基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)-激光跟蹤儀聯(lián)合標(biāo)定的方式。

2.1 關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)輸出軸線基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移

關(guān)節(jié)于組件狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)態(tài)基準(zhǔn)軸線的測(cè)量和標(biāo)定。針對(duì)關(guān)節(jié)組件，在關(guān)節(jié)外殼特定位置布置4～6個(gè)靜態(tài)測(cè)試靶座，關(guān)節(jié)輸出軸布置有一個(gè)動(dòng)態(tài)測(cè)試靶座。首先利用高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（精度：0.5μm+/800μm）測(cè)量出關(guān)節(jié)的動(dòng)態(tài)軸線，然后將動(dòng)態(tài)軸線轉(zhuǎn)出到殼體上的測(cè)量靶座上，經(jīng)一次測(cè)量轉(zhuǎn)出后，在后續(xù)的系統(tǒng)裝配、測(cè)試過程中不需再次測(cè)量其軸線，只需對(duì)關(guān)節(jié)外殼上的部分靶座進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)根據(jù)先前的標(biāo)定結(jié)果即可解算出關(guān)節(jié)的相應(yīng)動(dòng)態(tài)軸線位置，進(jìn)而對(duì)其相互位置關(guān)系進(jìn)行評(píng)定。關(guān)節(jié)測(cè)點(diǎn)分布如圖4所示。

圖4 關(guān)節(jié)測(cè)試靶點(diǎn)分布示意圖

關(guān)節(jié)基準(zhǔn)軸線轉(zhuǎn)移過程如下：

a. 將關(guān)節(jié)安裝于關(guān)節(jié)安裝支架，關(guān)節(jié)安裝支架壓緊于高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)平臺(tái)上。

b. 將1件靶座膠結(jié)于于關(guān)節(jié)輸出軸端面，將6件靶座膠結(jié)于關(guān)節(jié)外殼，靶座分布范圍不小于270°。

c. 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上安裝水平測(cè)針轉(zhuǎn)接件，直徑為3mm的測(cè)頭安裝于轉(zhuǎn)接件上。測(cè)針找正，測(cè)頭測(cè)量關(guān)節(jié)輸出軸上靶座內(nèi)圓柱面及靶座端面，圓柱面軸線投影至靶座端面，得出測(cè)點(diǎn)。

d. 驅(qū)動(dòng)器控制關(guān)節(jié)輸出軸進(jìn)行0°～360°旋轉(zhuǎn)。每旋轉(zhuǎn)15°，則拾取360°/15°=24個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)擬合成圓周，得出圓周圓心。將所有測(cè)點(diǎn)擬合成平面，過圓周圓心且垂直于圓周面垂直矢量方向的軸線即為關(guān)節(jié)輸出軸動(dòng)態(tài)軸線。

e. 拾取關(guān)節(jié)殼體上各靶座內(nèi)圓柱面軸線投影至靶座端面的測(cè)點(diǎn)信息。

圖5 關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)輸出軸線基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移示意圖

f. 數(shù)據(jù)解算，最終建立關(guān)節(jié)輸出動(dòng)態(tài)軸線與關(guān)節(jié)外殼上各靶座測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)換關(guān)系，部裝階段直接采集關(guān)節(jié)外殼上各靶座測(cè)點(diǎn)，即可復(fù)現(xiàn)關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)輸出軸線。關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)輸出軸線基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移示意圖如圖5所示。

2.2 臂桿靜態(tài)軸線基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移

臂桿于組件狀態(tài)下進(jìn)行靜態(tài)固定基準(zhǔn)軸線的測(cè)量和標(biāo)定。針對(duì)臂桿組件，在臂桿外部左側(cè)及右側(cè)特定位置各布置3～5個(gè)測(cè)試靶座，臂桿測(cè)試靶座分布示意圖如圖6所示。首先利用高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（精度：0.5μm+L/800μm）測(cè)量出臂桿左側(cè)內(nèi)孔軸線及臂桿右側(cè)內(nèi)孔軸線，然后分別將臂桿左側(cè)內(nèi)孔軸線及右側(cè)內(nèi)孔軸線轉(zhuǎn)出到臂桿上的測(cè)量靶座上，經(jīng)一次測(cè)量轉(zhuǎn)出后，在后續(xù)的系統(tǒng)裝配過程中不需再次測(cè)量其軸線，只需對(duì)關(guān)節(jié)外殼上的部分靶座進(jìn)行測(cè)量，整臂部裝階段對(duì)臂桿左側(cè)內(nèi)孔軸線及臂桿右側(cè)內(nèi)孔軸線做公共軸線即為臂桿公共軸線。

圖6 臂桿測(cè)試靶座分布示意圖

臂桿基準(zhǔn)軸線轉(zhuǎn)移過程如下：

a. 分別將8件靶座膠結(jié)于臂桿左側(cè)外表面及臂桿右側(cè)外表面（臂桿左側(cè)、右側(cè)各4件），膠結(jié)完成后使用記號(hào)筆對(duì)8件靶座按1#～8#編號(hào)；

b. 使用臂桿左側(cè)內(nèi)孔軸線為軸建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)分別測(cè)量4件測(cè)試靶座內(nèi)圓柱，將測(cè)點(diǎn)擬合為圓柱，提取圓柱軸線，將每條圓柱軸線分別投影至各自測(cè)試靶座上表面，得到4個(gè)測(cè)點(diǎn)，記錄4個(gè)測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的三軸坐標(biāo)。

c. 使用臂桿右側(cè)內(nèi)孔軸線為軸建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)分別測(cè)量4件測(cè)試靶座內(nèi)圓柱，將測(cè)點(diǎn)擬合為圓柱，提取圓柱軸線，將每條圓柱軸線分別投影至各自測(cè)試靶座上表面，得到4個(gè)測(cè)點(diǎn)，記錄4個(gè)測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的三軸坐標(biāo)。

d. 對(duì)臂桿外部測(cè)點(diǎn)三軸坐標(biāo)進(jìn)行偏置計(jì)算，激光跟蹤儀拾取外部測(cè)點(diǎn)并做公共軸線即為臂桿軸線。

3 裝配基準(zhǔn)建立及關(guān)節(jié)零位標(biāo)定

3.1 總體裝配思路

機(jī)械臂裝配在2m×3mⅠ級(jí)鑄鐵平臺(tái)上，按機(jī)械臂壓緊狀態(tài)進(jìn)行裝配，根據(jù)機(jī)械臂自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將連接接口處于同一平面內(nèi)的組件劃分為單獨(dú)組份獨(dú)立裝配，其余部組件單獨(dú)成組份，各組份在模擬墻上進(jìn)行串聯(lián)式裝配，每個(gè)組分裝調(diào)、測(cè)試完成后，依次進(jìn)行下一組份的裝配。

3.2 裝配基準(zhǔn)建立

對(duì)裝配模擬墻進(jìn)行調(diào)平，在裝配模擬墻上粘貼一系列測(cè)試靶座，為保證后續(xù)裝配時(shí)基準(zhǔn)的一致性，將裝配基準(zhǔn)平面轉(zhuǎn)移至測(cè)試靶座上，如圖7所示。

圖7 模擬墻基準(zhǔn)建立示意圖

機(jī)械臂部裝過程中，通過拾取激光跟蹤儀模擬墻上測(cè)試靶座即可恢復(fù)整臂裝配基準(zhǔn)。

3.3 關(guān)節(jié)零位標(biāo)定

機(jī)械臂壓緊實(shí)施前，需要分別將四個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)為零位狀態(tài)，方可實(shí)施壓緊。零位標(biāo)定是對(duì)產(chǎn)品初始裝配狀態(tài)的進(jìn)一步精調(diào)過程。

首先合理選擇關(guān)節(jié)零位標(biāo)定基準(zhǔn)，綜合考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)，分別選擇裝配模擬墻側(cè)面、臂桿A軸線、臂桿B軸線、末端采樣器中央軸線為肩偏航-肩俯仰-肘俯仰-腕俯仰關(guān)節(jié)零位標(biāo)定基準(zhǔn)，關(guān)節(jié)零位標(biāo)定示意圖示意圖如圖8所示。

分別精測(cè)肩俯仰關(guān)節(jié)輸出軸軸線與模擬墻側(cè)面角度、臂桿A軸線與裝配基準(zhǔn)面角度、臂桿B軸系與裝配基準(zhǔn)面角度、末端采樣器中央軸線與裝配基準(zhǔn)面角度，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器控制單關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整，保證精測(cè)肩俯仰關(guān)節(jié)輸出軸軸線與模擬墻側(cè)面角度為90°±0.05°、臂桿A軸線與裝配基準(zhǔn)面角度為0°±0.05°、臂桿B軸系與裝配基準(zhǔn)面角度為0°±0.05°、末端采樣器中央軸線與裝配基準(zhǔn)面角度為0°±0.05°。即可完成機(jī)械臂壓緊狀態(tài)的確定。

圖8 關(guān)節(jié)零位標(biāo)定特征示意圖

4 立方鏡準(zhǔn)直及末端定位精度測(cè)試

4.1 機(jī)械臂立方鏡準(zhǔn)直

機(jī)械臂整臂裝配完成后，需對(duì)整臂基準(zhǔn)坐標(biāo)系進(jìn)行立方鏡準(zhǔn)直，為整臂器上裝配提供基準(zhǔn)坐標(biāo)系，立方鏡準(zhǔn)直采用激光跟蹤儀-經(jīng)緯儀聯(lián)合標(biāo)定的方式[7]。立方鏡準(zhǔn)直過程如下：

a. 在與機(jī)械臂基坐標(biāo)系相對(duì)位置固定的肩部偏航關(guān)節(jié)殼體上粘貼基準(zhǔn)立方鏡，粘貼位置見圖9。

圖9 基準(zhǔn)立方鏡粘貼位置示意圖

b. 3臺(tái)經(jīng)緯儀通過互瞄和共瞄基尺建立經(jīng)緯儀坐標(biāo)系，用轉(zhuǎn)站靶球和4個(gè)測(cè)點(diǎn)建立經(jīng)緯儀坐標(biāo)系與激光跟蹤儀坐標(biāo)系的相互關(guān)系。

c. 3臺(tái)經(jīng)緯儀共瞄立方鏡建立立方鏡坐標(biāo)系，采用激光跟蹤儀拾取肩偏航關(guān)節(jié)測(cè)試靶座建立機(jī)械臂基坐標(biāo)系。

d. 通過轉(zhuǎn)站建立的經(jīng)緯儀坐標(biāo)系與激光跟蹤儀坐標(biāo)系的相互關(guān)系計(jì)算出立方鏡坐標(biāo)系相對(duì)于機(jī)械臂基坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)移矩陣。

4.2 末端定位精度測(cè)試

機(jī)械臂末端定位精度作為機(jī)械臂裝配的最終考核指標(biāo)，對(duì)產(chǎn)品功能、性能實(shí)現(xiàn)具有重要意義，末端定位精度測(cè)試在整臂裝配完成后的產(chǎn)品測(cè)試階段實(shí)施，在該階段，產(chǎn)品呈柔性裝配狀態(tài)，不可觸碰，否則將造成測(cè)量結(jié)果失效，因此需采取非接觸測(cè)量方法完成。

可采用多目標(biāo)搜索采樣法進(jìn)行機(jī)械臂末端定位精度的測(cè)試，在產(chǎn)品采樣器上待測(cè)部位布置若干基準(zhǔn)靶座，在機(jī)械臂壓緊狀態(tài)（靜態(tài)）下使用激光跟蹤儀對(duì)基準(zhǔn)靶座相對(duì)于采樣器坐標(biāo)系的坐標(biāo)值標(biāo)定。末端定位精度階段，在基準(zhǔn)靶座上安裝若干個(gè)儀器專用測(cè)量靶球，手工引導(dǎo)激光束對(duì)測(cè)量球心予以搜索，合適后儀器自動(dòng)鎖定。采樣過程不需要人員觸碰產(chǎn)品或測(cè)量球，通過得到的系列轉(zhuǎn)換點(diǎn)，解算出特征體位置信息。該方法采樣過程為非接觸方式，靜態(tài)下對(duì)目標(biāo)采樣，延續(xù)了激光跟蹤儀單點(diǎn)采樣精度高的特性[8，9]。

末端定位精度測(cè)試流程如下：

a. 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)到指定位置；

b. 運(yùn)動(dòng)精度測(cè)量。發(fā)送規(guī)劃運(yùn)動(dòng)指令，控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行測(cè)量并記錄；

c. 運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量。發(fā)送規(guī)劃運(yùn)動(dòng)指令，控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行測(cè)量并記錄；

d. 精度指標(biāo)符合度評(píng)價(jià)。如果測(cè)量結(jié)果滿足精度指標(biāo)要求，則再重復(fù)步驟b，重復(fù)精度測(cè)量4次；如果測(cè)量結(jié)果不滿足上述精度指標(biāo)，則需依據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行機(jī)械臂裝調(diào)，裝調(diào)完成后重復(fù)步驟b進(jìn)行定位精度測(cè)量。

機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)精度及運(yùn)動(dòng)速度測(cè)試流程圖見圖10。

圖10 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)精度測(cè)試流程圖

對(duì)于于機(jī)械臂重復(fù)定位/定姿精度，求取多次測(cè)量的平均值為：

第個(gè)測(cè)試點(diǎn)第次測(cè)量的相對(duì)誤差：

第個(gè)測(cè)試點(diǎn)的次測(cè)量數(shù)據(jù)的均方根為：

機(jī)械臂的重復(fù)定位/定姿精度通常表示為形式，可表示為：

其中：=1…，=1…，和分別表示測(cè)試點(diǎn)個(gè)數(shù)和每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的重復(fù)測(cè)量次數(shù)。

5 結(jié)束語

通過對(duì)四自由度串聯(lián)式機(jī)械臂精度測(cè)試過程進(jìn)行深入分析，可得到如下結(jié)論：

a. 機(jī)械臂整體精測(cè)方案按照特征標(biāo)定→特征提取→特征評(píng)價(jià)的實(shí)施步驟執(zhí)行，并通過數(shù)據(jù)處理可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)共享、基準(zhǔn)統(tǒng)一，達(dá)到整體統(tǒng)一評(píng)價(jià)目的。

b. 采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)-激光跟蹤儀聯(lián)合標(biāo)定的方式進(jìn)行關(guān)節(jié)、臂桿組件的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)移及復(fù)現(xiàn)，從而解決整臂部裝階段精測(cè)采樣部位被覆蓋的問題，保證部裝過程的可實(shí)施性及精測(cè)基準(zhǔn)的一致性。

c. 通過選用裝配模擬墻側(cè)面、臂桿A軸線、臂桿B軸線、末端采樣器中央軸線作為四個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的零位標(biāo)定基準(zhǔn)，并將零位標(biāo)定誤差設(shè)置為0.05°，可以實(shí)現(xiàn)整臂壓緊狀態(tài)的確定。

d. 采用多目標(biāo)搜索采樣法進(jìn)行機(jī)械臂定位精度的測(cè)試并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效解算，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品末端定位精度及重復(fù)定位精度測(cè)試結(jié)果的真實(shí)、有效。

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Research on Precision Testing Technology of Four DOF Serial Manipulator

Liu Bo He Pengpeng Zhang Jiabo Wang Kai Zhang Jie

(Beijing Satellite Manufacturing Plant Co., Ltd., Beijing 100094)

Aiming at the key technical diffculties in the precision testing of the four degree of freedom series manipulator, such as the base transfer of the joint and the arm bar component, the zero position calibration, the cubic alignment and the end positioning accuracy test, etc, the corresponding implementation scheme and calculation method are given. The combination of three coordinate measuring machine and laser tracker is put forward to solve the dynamic and static benchmark transfer problem of joints and boom components. Using laser tracker and theodolite to calibrate the whole arm assembly standard. The zero calibration process and solution method of manipulator joints are discussed, the test procedure of the end accuracy of the four DOF manipulator is given, and the terminal location accuracy calculation method is expounded in detail. It provides a technical approach for the accuracy test of multi DOF serial manipulator.

four degree of freedom；series type；mechanical arm；precision test；datum transfer

2018-05-08

劉博（1986），工程師，航空宇航制造工程專業(yè)；研究方向：大型空間展開機(jī)構(gòu)集成裝配與測(cè)試技術(shù)。