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工业机器人有哪些误差需要做哪些校准?2023-11-02 05:19

  现代机器人绝大多数是基于模型控制的(Model-based Control),有模型的地方就会有误差,因此具体有多少误差需要补偿/校准取决于你用了什么样的模型。

  粗略的,可以把机器人用到的模型分为两个大类即运动学模型和动力学模型,因此误差也可按此划分:

  机械公差:受限于机床加工精度及加工成本,机械部件在设计时都会留有公差,这些公差可能会在装配导致:

  ,零点不准会造成控制器用来运算的理论模型与实际机器人位置不符,计算的结果也就不准确了。

  减速器回差主要在关节反向的时候影响绝对定位精度,而对于重复定位精度基本没有影响,并且小型机器人中普遍采用的Harmonic Drive号称zero backlash,要求不高的话可以暂不考虑。

  减速比误差指的是减速器的实际减速比与厂商标称的有微小差异,感兴趣的同学可以设计个简单装置实测一下,电机可能需要转到

  标定误差指的是机器人在使用过程中涉及到的相机标定(手眼标定),工具标定,工件标定等等,受限于简陋的标定装置及精简的标定过程,实际上最大的误差往往来自于这个方面。

  以上的运动学误差辨识有非常多的相关研究,主要工作在工程实现以及平衡成本、精度和易用性之间的关系,不再赘述。

  动力学方面,质量、质心、惯量张量属于刚体运动学的范畴,有关其参数辨识的方面研究也很充分。

  摩擦力是个棘手的问题,主要用到的是静摩擦,库伦摩擦和粘滞摩擦,简单点搞就放一个线性或二阶模型,复杂一些可考虑stribeck,再复杂的就没接触过了,主要是一个漫长的tune&test过程,并且每台机器人都不一样。

  静摩擦的话,只有电机端位置传感器的话无法判断其方向,需要关节端传感器,要增加成本。

  要求更高的场合就不能只考虑刚体动力学了,也要考虑一些关节和连杆的柔性,主要也是采用辨识的方法,区别在于模型的复杂度如何设置。这方面接触不多,有熟悉的朋友欢迎补充。

  工业机器人运动学校准是机器人学研究的重要内容,工业机器人校准是一个集建模、测量、机器人实际参数辨识、误差补偿实现与一体的过程。在机器人产业化的背景下有重要的理论和工程意义。

  机器人误差产生原因:利用现有CAD数据以及机器人理论结构参数所建立的运动学模型与实际情况存在着误差, 再加上系统集成方面的不确定性因素、设备损坏、配件产品老化、环境温度影响等等,往往会导致正常机器人作业时,重复精度高而精度低的现象。因而必须对机器人性能进行评估、校准。对误差进行测量,分析,不断修正所建模型。经验表明:没有校准的机器人底座通常存在15――30mm的误差;TCP中心点存在5――10mm的误差;机器人整个系统存在5――10mm的误差。加入校准环节的机器人精度将(能达到±0.25――1mm)大大提高,且算法稳定性良好。校准使得机器人适用于更复杂、多变、精度要求高的环境。

  校准必要性:1、如果机器人不进行校准,机器人不能共用程序,精度很低且不稳定。在维修等因素引起机器人几何参数变化后,机器人所需的重新编程将迫使其工作暂停。如果进行机器人校准,只要使用编程过程中的一小部分时间,其科研以及经济价值相当可观。2、校准可以提高机器人处理环境不确定性的能力。随着机器人应用领域的复杂化,作业环境的不确定性将对机器人作业任务有重要的影响,固定不变的环境模型极可能导致机器人作业失败。3、现代自动控制理论的发展导致带有传感器辅助设备的机器人离线编程系统受到普遍重视。若要完成较为的离线编程任务(如精密工业制造),不仅要求机器人的动作重复精度好而且要求机器人的精度高。机器人精度不高的主要原因是机器人的设计参数和其实际参数的不同,这往往是制造误差造成的。而机器人校准就是通过调整机器人控制软件来提高机器人精度的一种措施,往往可以将精度提升几个数量级。4、在机器人的研发过程中,必须获得足够多的精确数据来分析评估机器静态与动态。其中包括测量机器人关节位置、末端执行器上特定点在指定坐标系下的坐标;机器人的走位是否真的按我们的设计运动轨迹在运动;机器人加速运动时是否过冲;机器人走角度的时候是否按存在偏离;震动对机器人的影响;机器人在运载多少重量的物体时各分析数据;机器人精度重复性测试等等…….这些数据都得依赖一套完整的校准系统来获取。

  上述因素往往会导致机器人本体以及在正常作业时,精度偏低的问题。特别是轨迹精度达不到使用要求,因而必须对机器人性能进行评估、校准。对误差进行测量,分析,不断修正机器人实际参数,以满足生产及应用过程中所需的灵活性和适应性。快速校准机器人TCP点,home点,连杆长度,机器人各轴夹角,检测机器人关节齿轮间隙,减速比,耦合比…….并补偿回去,一般二十分钟可校准好一台机器人。从而快速改善机器人性能。

  一般来说,最重要的指标是位姿和轨迹的准确度和重复性,当然根据国标要求还有许多的测试项目可以作为参考,位姿的准确度是反应的是指令与实际点位之间的误差,若误差较大,可以重新标定以确定零点和减速比。如果是轨迹准确度过大,建议调节pid参数。

  抓取过程是一项非常精细的动作,工作人员在使用工业机器人进行操作时,一定要尽快控制好误差,如果控制不好的话,就有可能会对产品外观造成相应的影响。为了能够促使机器人更好的工作,所以人们会使用到工业机器人末端位姿误差补偿,这种设备是如何控制误差的呢?

  工业机器人末端位姿误差补偿内部拥有着专门的感应器,感应器的主要职责就是进行方向控制以及位置的定位,如果仅靠着机器人内部所带有的设备进行定位是有一定难度的,误差就是在这种环境下出现的,而专业的设备是搭配使用的都是高品质感应器,防止了误差的出现。

  工业机器人末端位姿误差补偿还可以保证抓取过程的安全性,有些物料的强度硬度都不是很大,而且有些工件已经被打磨喷涂完成,如果运动的精度不理想或者抓取的力度过大的话,确实会对其外在造成一定影响,有时候甚至会影响到产品的正常使用。这一款产品可以更好地控制好抓取的力度以及柔顺性,基本不会对它的外观造成负面的影响。

  对于大多数的需求者来说,WOMMER工业机器人末端位姿误差补偿的价值是无处不在的,有些产品在功能方面上可能无法打动需求者,但是只要能够选择知名品牌的产品,那么产品的各项性能就能够趋于稳定。

  工业机器人关心重复定位精度和绝对定位精度,轨迹精度。其中重复定位精度和机器人本体有关,目前±0.02mm,±0.05mm。绝对定位精度受几何参数误差(连杆长度,连杆距离,关节零位,关节扭转角),它影响运动学模型不一致.非几何参数误差(传动比,反向间隙),以及关节柔性,伺服刚性引起的角度变化,一般误差在10-30mm以上,在离线编程,视觉上有要求。需要对上述提到的参数进行辩识。