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API機(jī)器人解決方案RMS-下篇連載（4）
閱讀：740 發(fā)布時(shí)間：2019-3-7
DH參數(shù)校準(zhǔn)模塊
(Denavit-HartenbergModeling&Calibration)
(上接)
b). 關(guān)節(jié)角θ零位誤差
機(jī)器人關(guān)節(jié)一般使用編碼器來控制關(guān)節(jié)角,，機(jī)器人開機(jī)后，首先通過控制系統(tǒng)存儲(chǔ)的編碼器零位信息來確定關(guān)節(jié)角零位,，讓機(jī)器人回到家點(diǎn)位置,。如果由于控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致編碼器零位丟失,，或者本身編碼器零位標(biāo)定有誤，則連桿運(yùn)動(dòng)整體偏離理論模型,，不但影響大范圍的空間定位精度,，小范圍內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡精度也會(huì)受到影響，可以體現(xiàn)在距離準(zhǔn)確度和軌跡準(zhǔn)確度偏差上,。如果出廠零位丟失,，大部分工業(yè)機(jī)器人使用機(jī)械定位標(biāo)記(刻度標(biāo)簽、定位鍵銷)來復(fù)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)零位,。在制造或安裝這些零位標(biāo)記,，使用對(duì)齊標(biāo)記的過程都存在較大誤差，根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)其可再現(xiàn)性通常只能保證在0.1度左右。在DH參數(shù)標(biāo)定計(jì)算中關(guān)節(jié)零位誤差通?？梢宰鳛樽兞窟M(jìn)行優(yōu)化求解,，得到誤差Δθ，然后在當(dāng)前零位上,，將關(guān)節(jié)偏置-Δθ,，再將這一位置記錄為新的零位。
c). 反向間隙
反向間隙主要是由于每個(gè)關(guān)節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)中存在齒輪間隙,，導(dǎo)致的空程,，在一些*控制系統(tǒng)中可以通過控制策略進(jìn)行補(bǔ)償，或者采用圓光柵或磁柵閉環(huán)控制消除(成本較高),。在API RMS系統(tǒng)中,，可以通過測(cè)量單關(guān)節(jié)正反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出單關(guān)節(jié)的反向間隙,，進(jìn)行針對(duì)性補(bǔ)償,。
b). 關(guān)節(jié)角θ零位誤差
機(jī)器人關(guān)節(jié)一般使用編碼器來控制關(guān)節(jié)角,，機(jī)器人開機(jī)后，首先通過控制系統(tǒng)存儲(chǔ)的編碼器零位信息來確定關(guān)節(jié)角零位,，讓機(jī)器人回到家點(diǎn)位置,。如果由于控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致編碼器零位丟失,，或者本身編碼器零位標(biāo)定有誤，則連桿運(yùn)動(dòng)整體偏離理論模型,，不但影響大范圍的空間定位精度,，小范圍內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡精度也會(huì)受到影響，可以體現(xiàn)在距離準(zhǔn)確度和軌跡準(zhǔn)確度偏差上,。如果出廠零位丟失,，大部分工業(yè)機(jī)器人使用機(jī)械定位標(biāo)記(刻度標(biāo)簽、定位鍵銷)來復(fù)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)零位,。在制造或安裝這些零位標(biāo)記,，使用對(duì)齊標(biāo)記的過程都存在較大誤差，根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)其可再現(xiàn)性通常只能保證在0.1度左右。在DH參數(shù)標(biāo)定計(jì)算中關(guān)節(jié)零位誤差通?？梢宰鳛樽兞窟M(jìn)行優(yōu)化求解,，得到誤差Δθ，然后在當(dāng)前零位上,，將關(guān)節(jié)偏置-Δθ,，再將這一位置記錄為新的零位。
c). 反向間隙
反向間隙主要是由于每個(gè)關(guān)節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)中存在齒輪間隙,，導(dǎo)致的空程,，在一些*控制系統(tǒng)中可以通過控制策略進(jìn)行補(bǔ)償，或者采用圓光柵或磁柵閉環(huán)控制消除(成本較高),。在API RMS系統(tǒng)中,，可以通過測(cè)量單關(guān)節(jié)正反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出單關(guān)節(jié)的反向間隙,，進(jìn)行針對(duì)性補(bǔ)償,。
d). 重力變形
重力變形，是指運(yùn)動(dòng)構(gòu)件重心在關(guān)節(jié)的行程中水平方向靠近或遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線,，甚至從關(guān)節(jié)鉸接點(diǎn)沿水平方向從一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另一側(cè),，由于重力導(dǎo)致構(gòu)件形狀發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，從而影響末端工具定位準(zhǔn)確性,。由于重力變形大小與負(fù)載狀況以及各關(guān)節(jié)角度所處位置都相關(guān),，通常這部分需要應(yīng)用比較復(fù)雜的補(bǔ)償機(jī)制，可以用激光跟蹤儀快速測(cè)量出大量位置上的變形量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),，建立誤差補(bǔ)償表進(jìn)行空間補(bǔ)償(Volumetric Error Compensation)。
重力變形，是指運(yùn)動(dòng)構(gòu)件重心在關(guān)節(jié)的行程中水平方向靠近或遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線,，甚至從關(guān)節(jié)鉸接點(diǎn)沿水平方向從一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另一側(cè),，由于重力導(dǎo)致構(gòu)件形狀發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，從而影響末端工具定位準(zhǔn)確性,。由于重力變形大小與負(fù)載狀況以及各關(guān)節(jié)角度所處位置都相關(guān),，通常這部分需要應(yīng)用比較復(fù)雜的補(bǔ)償機(jī)制，可以用激光跟蹤儀快速測(cè)量出大量位置上的變形量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),，建立誤差補(bǔ)償表進(jìn)行空間補(bǔ)償(Volumetric Error Compensation)。
e). 關(guān)節(jié)軸線正交/平行誤差
關(guān)節(jié)軸線的正交/平行誤差,，在DH模型中是用α表示的,，(在Modified DH模型中，平行關(guān)節(jié),，如一般六軸串行機(jī)器人的J2和J3,，還存在另一個(gè)方向的誤差β角)。大部分基于DH運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的機(jī)器人控制系統(tǒng),，都沒有開放對(duì)這項(xiàng)誤差進(jìn)行數(shù)學(xué)補(bǔ)償,，因?yàn)樵诜钦?平行狀態(tài)下，DH模型的逆解會(huì)相當(dāng)復(fù)雜,，對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)控制(例如插補(bǔ)走連續(xù)軌跡或控制連續(xù)姿態(tài)變化)造成較大延遲,。通常在優(yōu)化DH參數(shù)時(shí)都不考慮α角的補(bǔ)償，應(yīng)主要通過提高機(jī)械加工和裝配精度來保證,。
關(guān)節(jié)軸線的正交/平行誤差,，在DH模型中是用α表示的,，(在Modified DH模型中，平行關(guān)節(jié),，如一般六軸串行機(jī)器人的J2和J3,，還存在另一個(gè)方向的誤差β角)。大部分基于DH運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的機(jī)器人控制系統(tǒng),，都沒有開放對(duì)這項(xiàng)誤差進(jìn)行數(shù)學(xué)補(bǔ)償,，因?yàn)樵诜钦?平行狀態(tài)下，DH模型的逆解會(huì)相當(dāng)復(fù)雜,，對(duì)連續(xù)運(yùn)動(dòng)控制(例如插補(bǔ)走連續(xù)軌跡或控制連續(xù)姿態(tài)變化)造成較大延遲,。通常在優(yōu)化DH參數(shù)時(shí)都不考慮α角的補(bǔ)償，應(yīng)主要通過提高機(jī)械加工和裝配精度來保證,。
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