工业机器人校准方法研究综述_李新new

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1、学术交流XSJL工业机器人校准方法研究综述江苏省计量科学研究院李新刘辉陈君【摘要】随着现代制造业的发展，工业机器人的使用越来越广泛，而工业机器人的校准问题一直没有一个合适的规范。本文主要对工业机器人校准的原理、校准的分类和校准的可行性方法进行综述，对今后的工业机器人校准规范的创立起到一定的基础性作用。【关键词】工业机器人；校准；综述1.引言起着至关重要的作用。影响机器人末端执行器绝对定位精度随着现代制造业的发展，人工成本不断提高和柔性的误差源有很多，包括外部环境引起的误差和内部机构参数制造的需求日益增长，因此在生产线上工业机器人取代人误差。外部误差主要包括有周围环境的温度、邻近设

2、备的振工已成为不可逆转的趋势。工业机器人系统由硬件和软件动、电网电压波动、操作的干预等；内部误差主要包括几何系统组成，在硬件系统条件一定的情况下，机器人实用参数误差、受力变形、热变形、摩擦力、振动等。其中几何功能的灵活性和智能程度在很大程度上取决于机器人的参数误差占工业机器人所有误差的80%以上[4]。软件系统的编程能力。机器人编程分在线编程（On-line所谓几何参数误差，即表示在运动学模型中，几何参数Programming）和离线编程（Off-lineProgramming）两的名义值与真实值间的偏差，通常用，种形式[1]。在线编程也称为示教编程，在机器人所要完成分别表示连杆

3、长度偏差、连杆偏置、扭角偏差和关节角偏差，的作业相对简单，以及示教时间相对较短的情况下，在线示如图1所示，其中和是由于加工精度及机器人装配时教编程是可行的。但是，在工业机器人应用范围扩大、所完产生的连杆长度误差；是相邻轴线之间的平行度和垂直成任务的复杂程度提高的情况下，特别是在现代机械加工设度而引起的角度误差；是由于在机器人装配过程中，角备的一体化环境中，示教编程的控制方法难以提供现代工业度光学编码器的零位与名义模型中关节旋转零位不重合而所要求的灵活性。而且，随着企业对柔性加工要求的提高和产生的零位偏置误差。这些几何参数误差对机器人末端执行计算机技术的发展，机器人离线编程的需求出

4、现了极大的增器的定位精度有很大的影响，同和校准机器人的这些运动学长。几何误差参数，可以很好地提高机器人绝对定位精度。机器人离线编程系统的迅速发展，成为解决实际生产问题的智能化手段。对于采用离线编程方式工作的机器人而言，机器人的绝对精度成为关键指标。而一般来说绝对精度只有厘米数量级，精度较低[2]。于是需要进行机器人运动学校准来提高机器人的绝对精度。另外，工业机器人系统的复杂度很高，工作中损耗较大，所以需要经常维护。这样，工业界对于工业机器人校准的需求逐渐提升[3]。本文将对工业机器人的校准原理进行详细的阐述，并介绍工业机器人在学术研究中的分级方法，最后讨论的现代工业机器人校准的方

5、法及现实中的可行性。2.工业机器人校准的原理工业机器人的运动精度对于它在生产中的应用可靠性图1工业机器人的运动学参量Jiangsu27XiandaiJiliangX学术交流xueshujiaoliu机器人校准过程是通过修正机器人中的运动学参数来节轴线做任意的平移和旋转，S模型的方法可以完整的描述完成的，即是确定从关节变量到末端执行器在工作空间内真机器人关节的空间位置，但是计算量过大。CPC（Complete实位置的更为精确的函数关系，并利用这种已确定的变换关andParametricallyContinuousKinematicModel）模型系更新机器人的软件，从而不需改变机器

6、人的设计机构或控是由Zhuang[9]以及Schroer[10]等人提出，这种建模方法制系统。机器人是一种开环的运动学结构，可以通过角度测强调参数的完整与连续，实际参数的微小变化能引起位姿的量装置（通常是增量式码盘）得到关节转动的角度值[5]。微小变化，而不会引起突变。如果机器人的末端执行器被驱动到一个位置，通过码盘值和不同的机器人生产厂家采用的运动学模型会有所不同，机器人运动学模型，可以得到当前机器人末端执行器的空间但是由于计算复杂度的问题，目前工业采用的主要建模方法位姿。此时，机器人运动学模型的误差就造成了位姿的不依然是D-H模型。当进行机器人校准的过程中，要先确定准确。对于

7、一个给定的机器人，关节值与机器人采用的是那种运动学模型。另外，还有一些工业机器末端执行器位置S的关系可以用机器人运动学正解和反人是使用动力学控制的方法，这样就要使用动力学模型解来表示[5]：2.2测量（1）在校准的过程中，测量手段是一个极其重要的因素。（2）测量过程的目的是已知一系列工业机器人关节位移值的情其中，向量是造成机器人误差的所有几何参数。我况下准确地确定末端执行器的位姿，或者位姿的一些子集，们设式中的,,的实际值分别为并有：具体分直接测量和间接测量。(3)直接测量就是采