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工业机器人运动时的误差,需要做哪些精度校准?
发布日期:2017-08-10
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      现代工业机器人绝大多数是基于模型控制的,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,可以把工业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:

工业机器人误差

      分项说明一下。

      加工误差会导致:

      工业机器人关节间的连杆长度不准;

      配合面不精确造成某些设计为0的参数变成非零;

      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:

      关节理论轴线与实际轴线不符;

      相邻连杆/结构之间的相对位置与设计发生偏差;

      零点误差:大小主要取决于零点标定算法,零点不准会造成控制器用来运算的理论模型与实际工业机器人位置不符,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,并且小型工业机器人中普遍采用的谐波齿轮传动号称零后座力,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1000000圈这个量级。

      标定误差:指的是工业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,复杂一些可考虑斯特里贝克,再复杂的就没接触过了,主要是一个漫长的调整和测试过程,并且每台工业机器人都不一样。

      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。

      动力学参数的误差会极大影响前馈、重力补偿和柔顺控制的效果,如果做动力学相关工作,则需要考虑辨识及补偿以上误差。


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