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  • 深圳市中圖儀器股份有限公司

    使用激光跟蹤儀提升碼垛機器人精度

    時間:2024-10-10 閱讀:708
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    1.背景

    碼垛機器人是一種用于工業自動化的機器人,專門設計用來將物品按照一定的順序和結構堆疊起來,通常用于倉庫、物流中心和生產線上,它們可以自動執行重復的、高強度的搬運和堆垛任務。

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    圖1 碼垛機器人

    傳統調整碼垛機器人的方法,通常在組裝后先按機械刻度粗調每個關節零位,然后機器人分別沿X/Y方向,走固定長度的距離,用尺子或其它工具測量實際距離,計算偏差,根據偏差再進行微調零位,但這種調整方式有很大的局限性,對機器人的絕對定位精度提升有限,無法滿足工業發展需要。

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    圖2 傳統方式測量機器人X向運動偏差

    2.解決方案

    針對工業機器人行業提升絕對精度的需求,深入行業調研實測,RobotMaster軟件系統專門應對工業機器人校準及性能需求,搭配GTS系列激光跟蹤儀, 搭建成一套完備的工業機器人校準及檢測方案。

    其中GTS激光跟蹤儀搭配iTracker六維姿態傳感器(圖3),可實現對目標位置和姿態的動態跟蹤及高精度測量,可同時實現對工業機器人位置精度和姿態精度的監控和測量,契合工業機器人性能指標的測量需求。

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    圖3 使用六維姿態傳感器測量機器人

    激光跟蹤儀校準機器人的原理:通過GTS激光跟蹤儀,可以精確測量機器人末端在一系列預定義關節角度下的實際位姿,RobotMaster軟件將測量數據與內部通過DH模型轉換得到的理論值進行計算。根據計算所得偏差,通過軟件的算法調整DH模型,使得理論位置與測量位置之間的差異最小化,將修正后的參數補償進機器人,從而提高其精度。

    3.校準流程

    3.1 模型創建

    在RobotMaster軟件中選擇碼垛機器人,建立機器人的理論DH模型(圖4),如果沒有DH模型,也可用常規模式創建桿長模型。

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    圖4 碼垛機器人DH模型

    3.2 數據采集

    (1)通過跟蹤儀采集碼垛機器人不同位置的50個點位。

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    圖5 跟蹤儀測量進行數據采集

    (2)數據采集完畢后,進入模型驗證步驟,軟件將測量數據與理論值進行計算得到各點位偏差。根據偏差大小可以輔助判斷使用的DH模型是否正確,也可以根據實際測量情況,選擇去掉個別異常點進行分析校準,如圖6,去掉異常點P6后,驗證偏差整體下降。 

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    圖6 整體計算P6點異常大(左)和去掉P6計算結果正常(右)

    3.3 模型校準

    根據需要進行校準項勾選進行校準計算,得到校準后的DH模型(圖7左),將補償值修正到機器人控制器,完成對機器人參數的補償,可以看到校準后的最大位置精度提升到到0.5mm左右(7右)。

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    圖7 DH模型校準(左)和去掉P6計算結果正常(右)

    3.4 校準驗證

    切換性能檢測模塊,該模塊依據GB/T 12642即ISO 9283標準要求,幫助用戶完成對工業機器人各項性能指標的測試。

    創建立方體,進行S1-位姿準確度和重復性項測試,從圖7可以看出,校準后的碼垛機器人位置準確度最大在0.5mm左右,與校準結果相符。

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    圖8 位置準確度與重復性

    4.結論

    工業機器人校準及性能檢測系統,借助RobotMaster軟件強大的機器人校準和檢測功能,配合GTS激光跟蹤儀頂尖的跟蹤測量性能,強強組合,已經在工業機器人領域取得了客戶充分認可和肯定,未來將用更快的響應和更好的服務支持,滿足機器人行業的不同需求,與客戶共同提高,確保機器人的性能時刻處于理想狀態。

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