工業(yè)機(jī)器人校準(zhǔn)方法研究綜述_李新new

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1、學(xué)術(shù)交流XSJL工業(yè)機(jī)器人校準(zhǔn)方法研究綜述江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院李新劉輝陳君【摘要】隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的使用越來越廣泛，而工業(yè)機(jī)器人的校準(zhǔn)問題一直沒有一個合適的規(guī)范。本文主要對工業(yè)機(jī)器人校準(zhǔn)的原理、校準(zhǔn)的分類和校準(zhǔn)的可行性方法進(jìn)行綜述，對今后的工業(yè)機(jī)器人校準(zhǔn)規(guī)范的創(chuàng)立起到一定的基礎(chǔ)性作用?！娟P(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人；校準(zhǔn)；綜述1.引言起著至關(guān)重要的作用。影響機(jī)器人末端執(zhí)行器絕對定位精度隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，人工成本不斷提高和柔性的誤差源有很多，包括外部環(huán)境引起的誤差和內(nèi)部機(jī)構(gòu)參數(shù)制造的需求日益增長，因此在生產(chǎn)線上工業(yè)機(jī)器人取代人誤差。外部誤差主要包括有周圍環(huán)境的溫度、鄰近設(shè)

2、備的振工已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)由硬件和軟件動、電網(wǎng)電壓波動、操作的干預(yù)等；內(nèi)部誤差主要包括幾何系統(tǒng)組成，在硬件系統(tǒng)條件一定的情況下，機(jī)器人實(shí)用參數(shù)誤差、受力變形、熱變形、摩擦力、振動等。其中幾何功能的靈活性和智能程度在很大程度上取決于機(jī)器人的參數(shù)誤差占工業(yè)機(jī)器人所有誤差的80%以上[4]。軟件系統(tǒng)的編程能力。機(jī)器人編程分在線編程（On-line所謂幾何參數(shù)誤差，即表示在運(yùn)動學(xué)模型中，幾何參數(shù)Programming）和離線編程（Off-lineProgramming）兩的名義值與真實(shí)值間的偏差，通常用，種形式[1]。在線編程也稱為示教編程，在機(jī)器人所要完成分別表示連桿

3、長度偏差、連桿偏置、扭角偏差和關(guān)節(jié)角偏差，的作業(yè)相對簡單，以及示教時間相對較短的情況下，在線示如圖1所示，其中和是由于加工精度及機(jī)器人裝配時教編程是可行的。但是，在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用范圍擴(kuò)大、所完產(chǎn)生的連桿長度誤差；是相鄰軸線之間的平行度和垂直成任務(wù)的復(fù)雜程度提高的情況下，特別是在現(xiàn)代機(jī)械加工設(shè)度而引起的角度誤差；是由于在機(jī)器人裝配過程中，角備的一體化環(huán)境中，示教編程的控制方法難以提供現(xiàn)代工業(yè)度光學(xué)編碼器的零位與名義模型中關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)零位不重合而所要求的靈活性。而且，隨著企業(yè)對柔性加工要求的提高和產(chǎn)生的零位偏置誤差。這些幾何參數(shù)誤差對機(jī)器人末端執(zhí)行計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人離線編程的需求出

4、現(xiàn)了極大的增器的定位精度有很大的影響，同和校準(zhǔn)機(jī)器人的這些運(yùn)動學(xué)長。幾何誤差參數(shù)，可以很好地提高機(jī)器人絕對定位精度。機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的迅速發(fā)展，成為解決實(shí)際生產(chǎn)問題的智能化手段。對于采用離線編程方式工作的機(jī)器人而言，機(jī)器人的絕對精度成為關(guān)鍵指標(biāo)。而一般來說絕對精度只有厘米數(shù)量級，精度較低[2]。于是需要進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動學(xué)校準(zhǔn)來提高機(jī)器人的絕對精度。另外，工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的復(fù)雜度很高，工作中損耗較大，所以需要經(jīng)常維護(hù)。這樣，工業(yè)界對于工業(yè)機(jī)器人校準(zhǔn)的需求逐漸提升[3]。本文將對工業(yè)機(jī)器人的校準(zhǔn)原理進(jìn)行詳細(xì)的闡述，并介紹工業(yè)機(jī)器人在學(xué)術(shù)研究中的分級方法，最后討論的現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人校準(zhǔn)的方

5、法及現(xiàn)實(shí)中的可行性。2.工業(yè)機(jī)器人校準(zhǔn)的原理工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動精度對于它在生產(chǎn)中的應(yīng)用可靠性圖1工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)參量Jiangsu27XiandaiJiliangX學(xué)術(shù)交流xueshujiaoliu機(jī)器人校準(zhǔn)過程是通過修正機(jī)器人中的運(yùn)動學(xué)參數(shù)來節(jié)軸線做任意的平移和旋轉(zhuǎn)，S模型的方法可以完整的描述完成的，即是確定從關(guān)節(jié)變量到末端執(zhí)行器在工作空間內(nèi)真機(jī)器人關(guān)節(jié)的空間位置，但是計(jì)算量過大。CPC（Complete實(shí)位置的更為精確的函數(shù)關(guān)系，并利用這種已確定的變換關(guān)andParametricallyContinuousKinematicModel）模型系更新機(jī)器人的軟件，從而不需改變機(jī)器

6、人的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)或控是由Zhuang[9]以及Schroer[10]等人提出，這種建模方法制系統(tǒng)。機(jī)器人是一種開環(huán)的運(yùn)動學(xué)結(jié)構(gòu)，可以通過角度測強(qiáng)調(diào)參數(shù)的完整與連續(xù)，實(shí)際參數(shù)的微小變化能引起位姿的量裝置（通常是增量式碼盤）得到關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的角度值[5]。微小變化，而不會引起突變。如果機(jī)器人的末端執(zhí)行器被驅(qū)動到一個位置，通過碼盤值和不同的機(jī)器人生產(chǎn)廠家采用的運(yùn)動學(xué)模型會有所不同，機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型，可以得到當(dāng)前機(jī)器人末端執(zhí)行器的空間但是由于計(jì)算復(fù)雜度的問題，目前工業(yè)采用的主要建模方法位姿。此時，機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型的誤差就造成了位姿的不依然是D-H模型。當(dāng)進(jìn)行機(jī)器人校準(zhǔn)的過程中，要先確定準(zhǔn)確。對于

7、一個給定的機(jī)器人，關(guān)節(jié)值與機(jī)器人采用的是那種運(yùn)動學(xué)模型。另外，還有一些工業(yè)機(jī)器末端執(zhí)行器位置S的關(guān)系可以用機(jī)器人運(yùn)動學(xué)正解和反人是使用動力學(xué)控制的方法，這樣就要使用動力學(xué)模型解來表示[5]：2.2測量（1）在校準(zhǔn)的過程中，測量手段是一個極其重要的因素。（2）測量過程的目的是已知一系列工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)位移值的情其中，向量是造成機(jī)器人誤差的所有幾何參數(shù)。我況下準(zhǔn)確地確定末端執(zhí)行器的位姿，或者位姿的一些子集，們設(shè)式中的,,的實(shí)際值分別為并有：具體分直接測量和間接測量。(3)直接測量就是采