機(jī)器人離線編程的誤差來源分析與消除辦法

　　隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，傳統(tǒng)的示教編程這種編程手段有些場合變得效率非常低下，于是離線編程應(yīng)運(yùn)而生，并且應(yīng)用越來越普及。但初用離線編程的朋友，總會被最后生成軌跡的誤差所困惑，而導(dǎo)致這些誤差的原因，包括前幾期談到的TCP、工件較準(zhǔn)，還有另一個(gè)，那就是機(jī)器人絕對定位誤差。

　　下面我們就總結(jié)一下離線編程中誤差的來源以及如何使這些誤差最小化。

　　【誤差來源一：TCP測量誤差】

　　首先就要說說TCP了，想必看過小萌文章的伙伴們對此都不陌生了。TCP就是工具中心點(diǎn)，如果機(jī)器人工作連自己拿著的工具的中心點(diǎn)都找不到在哪里，可想而知這個(gè)誤差有多大。所以我們就要對TCP進(jìn)行測量，測量后我們要將誤差控制在認(rèn)可范圍內(nèi)，然后對其測量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，可以在固定點(diǎn)處進(jìn)行重定位操作，檢驗(yàn)機(jī)器人在固定點(diǎn)處進(jìn)行多姿態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)是否在規(guī)定誤差范圍之內(nèi)。

　　這就對離線編程軟件提出了要求，在離線編程軟件中，可以輸入測量的真實(shí)TCP，這些必備功能，在像RobotArt，RobotMaster這些國內(nèi)外一線品牌中，都是基礎(chǔ)功能。

　　【誤差來源二：工件幾何與定位誤差】

　　其次就是工件誤差了，有兩方面：

　　一方面是工件模型的誤差，本質(zhì)是要保證離線編程環(huán)境中的虛擬模型尺寸與真實(shí)世界中是完全一樣的。所以需要提高工件的精度以減少因工件本身而產(chǎn)生的誤差。

　　另一個(gè)就是工件位置的誤差。以國內(nèi)的離線編程軟件RobotArt為例，軟件中提供的“工件校準(zhǔn)”功能，就是為了消除這個(gè)誤差。通過三點(diǎn)法做過的工件校準(zhǔn)，能滿足基本的精度要求。對于高精度的應(yīng)用情況，為了減少工件位置的誤差我們可以不僅僅只測三個(gè)點(diǎn)，我們可以測量工件上的多個(gè)點(diǎn)這樣同樣也可以進(jìn)一步減小誤差。這個(gè)功能RobotArt比RobotMaster做的好用多了，為國產(chǎn)軟件點(diǎn)個(gè)贊！

　　【誤差來源三：機(jī)器人裝配與絕對定位誤差】

　　最后就是機(jī)器人誤差了，也有兩個(gè)方面：

　　一方面是機(jī)器人本身在加工與裝配過程中所產(chǎn)生的誤差，這就導(dǎo)致了最后生成出來的機(jī)器人，與其設(shè)計(jì)時(shí)的DH參數(shù)不可能完全一樣，正如世界上沒有兩片完全一樣的樹葉，世界上也沒有兩個(gè)完全一樣的機(jī)器人。

　　另一方面就是機(jī)器人絕對定位誤差。所有機(jī)器人廠家都沒有跟你講過的一個(gè)事實(shí)。在各大機(jī)器人公開的標(biāo)稱參數(shù)中，都是重復(fù)定位精度，可以達(dá)到0.05mm，或者0.02mm，但不會有一家提供絕對定位精度的。絕對精度就是指實(shí)際值與理論值的一致程度。我們控制讓機(jī)器人移動(dòng)到每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，機(jī)器人實(shí)際到達(dá)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間存在著一定的距離誤差。比如下圖中，我們給定相同的坐標(biāo)X，Y，Z，讓機(jī)器人三次以不同的姿態(tài)指向它，結(jié)果竟是這樣不靠譜，讓當(dāng)年年少的小萌對機(jī)器人的崇拜之心碎了一地。但情況其實(shí)并沒有那么糟，這種絕對誤差只有在機(jī)器人極限的姿態(tài)下才會比較大，而舒服的姿態(tài)時(shí)，誤差相對比較小，而且也是因“人”而異。

　　在RobotArt離線編程軟件中，對這個(gè)問題做了“遷就”，就是在軌跡優(yōu)化時(shí)，會盡量把軌跡姿態(tài)優(yōu)化到“舒服”的位置，同時(shí)提供了二次定位的方法來充份利用重復(fù)定位精度等手段，來盡量消除這方面的誤差。下圖是RobotArt的軌跡優(yōu)化功能，通過調(diào)整軌跡分析曲線，讓軌跡分析工線越平滑，機(jī)器人的姿態(tài)就越“舒服”，由機(jī)器人本體產(chǎn)生的絕對定位誤差就越小。

　　通過消除以上三方面的誤差來源，可以使離線編程的精度大大提高，從而可以使機(jī)器人很好的應(yīng)用于打磨、去毛刺、切割、噴涂等復(fù)雜軌跡領(lǐng)域。作為國內(nèi)第一品牌商業(yè)化機(jī)器人離線編程軟件的RobotArt，正式推出后，徹底打破了國外軟件壟斷的局面，大大降低了國內(nèi)機(jī)器人應(yīng)用的成本，同時(shí)為國內(nèi)機(jī)器人應(yīng)用提供了更好的服務(wù)。我們期待國人能夠做出更多類似RobotArt這樣優(yōu)秀的機(jī)器人離線編程軟件。