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我国水力发电规模日渐壮大,每年都有大量的水轮机需要检修,水轮机修复过程工作空间狭小、工作量大、环境恶劣,传统的人工修复已经不能达到水轮机修复工作的精度和效率,国内外学者虽然研制了几款水轮机坑内修复机器人,但是实际修复效果与预设精度存在误差,修复误差严重影响了水轮机的工作效率。课题组与云南澜沧江水电集团漫湾水电厂合作,旨在研究导轨式水轮机修复机器人误差存在的原因,并对误差进行补偿,以满足水轮机修复工作的精度要求。本文就水轮机专用修复机器人导轨误差和补偿做了以下研究:首先,本文对修复机器人进行了运动学分析。基于D-H法建立了机器人的正逆运动学模型,并利用MATLAB验证了正逆运动学模型的正确性;规划了机器人的打磨路径,将得到的运动参数导入修复机器人虚拟模型中,在ADAMS中模拟了水轮机打磨作业的运动学过程,为进一步的导轨误差分析打下基础。然后,分析了柔性导轨变形对机器人打磨精度的影响。研究了柔性体建模理论,建立了柔性导轨误差模型,由于误差模型的数值计算方法计算量大、效率低,采用ADAMS+ANSYS的刚柔耦合仿真方法分析了柔性导轨变形对机器人末端位置精度的影响,并具体分析了作业工具重力和导轨的厚度对柔性导轨机器人末端误差大小的影响。最后,对修复机器人末端位置误差进行了补偿研究。建立了机器人末端位置误差模型,分析了机器人位姿补偿方法,以摄动误差补偿算法编写了MATLAB控制子程序,并对机器人末端轨迹跟踪控制进行了研究,编写了基于分解控制律的机器臂PD控制子程序,利用MATLAB+ADAMS建立水轮机修复机器人的联合控制模型,对机器人位姿补偿控制效果进行了仿真验证。研究结果表明:导轨的柔性变形引起了水轮机修复机器人的位置误差,并且机器人末端的作用力越大,柔性导轨引起的机器人位置误差就越大,同时导轨的厚度也会对机器人位置误差的大小产生影响。通过摄动误差补偿法优化机器人控制程序,能够有效的降低修复机器人的位置误差,也能减少机器人进入稳定工作状态的时间。