清华大学学报(自然科学版)

作者：商德勇, 潘崭, 索双富, 张帆

单位：1. 中国矿业大学北京 机械与电气工程学院, 北京 100083,2. 中国矿业大学北京 智慧矿山与机器人研究院, 北京 100083,3. 煤矿智能化与机器人创新应用应急管理部重点实验室, 北京 100083,4. 清华大学 机械工程系, 北京 100083,5. 中国矿业大学北京 人工智能学院, 北京 100083

关键词：Delta机器人,旋量理论,POE方法,误差分析

基金：国家自然科学基金面上项目(52174154),国家自然科学基金面上项目(52374165)

并联机器人运动学误差模型的准确性对提高机器人定位精度至关重要。该文针对Delta并联机器人现有误差建模方法存在奇异性及完整性不足等问题，基于旋量理论结合局部POE(product of exponentials)公式，建立了Delta机器人的误差分析模型，将误差源细分为结构误差、驱动角度误差以及球面副间隙误差三大类，深入分析了各类误差对机器人末端定位精度的影响规律。选取主动臂长400 mm，从动臂长950 mm的Delta机器人为研究对象。通过MATLAB仿真分析，当误差源大小均为0.100个单位(长度单位为mm；角度单位为(°))时，驱动角度误差对Delta并联机器人末端定位精度影响最为显著，其引起的综合误差可达1.500~2.000 mm；球面副间隙误差引起的机器人综合误差为0.340 mm；由结构误差引起的综合误差具有一定的稳定性，其值在0.100 mm左右波动，波动范围约为0.010 mm，可约等于定值。综合分析得到，主动臂与从动臂的长度误差对末端定位精度影响更为突出，其引起的误差波动明显大于其他误差。基于旋量理论的误差分析模型较传统的误差建模方法能够更直观且全面地分析主要影响误差源，避免了奇异性问题，可为Delta机器人或其他并联机构误差建模分析提供理论参考。

来源：2025年第7期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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