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API機(jī)器人解決方案RMS-下篇連載（完結(jié)篇）
閱讀：959 發(fā)布時(shí)間：2019-3-7
DH參數(shù)校準(zhǔn)模塊
(Denavit-HartenbergModeling&Calibration)
(上接)
c) 基坐標(biāo)系和工具坐標(biāo)系的處理；
基坐標(biāo)系是機(jī)器人DH模型的起始坐標(biāo)系，根據(jù)廠家的不同定義，有的可能存在明確的幾何特征，例如底座安裝基面和定位銷，也有可能是根據(jù)J1坐標(biāo)系向下移動一個(gè)理論高度差，虛擬定義。對于這兩種情況，在DH模型算法中應(yīng)該采用不同的處理。對于前者，需要在測量系統(tǒng)中通過測量基坐標(biāo)系的幾何特征，確定從測量坐標(biāo)系到基坐標(biāo)系的矩陣變換，然后對DH模型中的相關(guān)變量進(jìn)行求解計(jì)算，此時(shí)J1關(guān)節(jié)的θ和D都必須作為變量求解，因?yàn)镴1關(guān)節(jié)和基坐標(biāo)系間必定存在一定誤差，需要進(jìn)行補(bǔ)償。對于后者，可以不需要預(yù)先測量基坐標(biāo)系，而是將基坐標(biāo)系的歐拉參數(shù)作為未知變量進(jìn)行求解，此時(shí)J1坐標(biāo)系和基坐標(biāo)系間保持理論定義的變換關(guān)系，也就是說J1的所有4個(gè)參數(shù)都應(yīng)該直接用理論值代入，并在求解過程中保持不變。需要注意的是，如果要保證機(jī)器人互換性指標(biāo)，必須采用前一種處理方式，將基坐標(biāo)系確定在明確的幾何特征(機(jī)械接口)之上。
工具坐標(biāo)系的處理和基坐標(biāo)系類似，如果在末端法蘭上存在工具安裝標(biāo)記(如定位銷和安裝面)，并希望在將來可以用這些標(biāo)記定位不同工具，則需要預(yù)先標(biāo)定出測量靶標(biāo)相對于工具坐標(biāo)系的偏移值，在計(jì)算中使用該測量值作為工具中心位置，與此相對應(yīng)，J6關(guān)節(jié)的DH參數(shù)應(yīng)該作為變量參與求解，(主要是確定J6的θ和D)；反之，如果不關(guān)心末端法蘭的機(jī)械接口標(biāo)記，則無需將J6的θ零位設(shè)為變量求解，固定其為理論值即可，此時(shí)靶標(biāo)點(diǎn)的工具中心偏移值可作為未知變量求解，無需預(yù)先測量確定。
d) 優(yōu)化計(jì)算結(jié)果
下圖為典型的6軸串行機(jī)器人的進(jìn)行DH參數(shù)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化結(jié)果，對于機(jī)械加工和裝配的機(jī)器人，主要誤差來源于關(guān)節(jié)角零位誤差。
經(jīng)過優(yōu)化計(jì)算后，全部50個(gè)校準(zhǔn)位姿的誤差，大僅為0.43mm，平均誤差和均方差分別為0.21mm和0.23mm，計(jì)算變量選取了18個(gè)參數(shù)(基坐標(biāo)系歐拉變換6個(gè)變量，工具中心偏移3個(gè)變量，J2-J5零位4個(gè)變量，其他連桿參數(shù)5個(gè)變量)，通過優(yōu)化計(jì)算預(yù)期誤差減小為17.5%。
e) 補(bǔ)償效果仿真評估
API RMS系統(tǒng)提供了兩種驗(yàn)證方式，一種是將補(bǔ)償參數(shù)應(yīng)用到機(jī)器人控制器，系統(tǒng)補(bǔ)償更新后進(jìn)行驗(yàn)證測量，測量數(shù)據(jù)代入修正模型進(jìn)行驗(yàn)算(Post Compensation)，另一種是在無法對機(jī)器人控制器應(yīng)用補(bǔ)償參數(shù)更新的情況下，對除校準(zhǔn)位姿以外的測量多個(gè)驗(yàn)證位姿(不同于原先校準(zhǔn)位姿)，對測量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算，二者的差別主要在于應(yīng)用θ零位修正值。這樣做能極大的方便用戶，保證DH參數(shù)更新的可靠性?？蛻粢部梢圆恍薷目刂破髂Ｐ?，而據(jù)此對機(jī)器人程序進(jìn)行離線補(bǔ)償。
API RMS的功能強(qiáng)大，界面友好，充分利用了API激光跟蹤儀和周邊硬件產(chǎn)品的強(qiáng)大功能，更為難得的是，綜合考慮了用戶實(shí)際需求，具有很好的適用性，不但可以用于機(jī)器人生產(chǎn)廠家的流水線檢測和標(biāo)定，而且也適合第三方公司用于開展性能檢測和標(biāo)定服務(wù)。API技術(shù)團(tuán)隊(duì)的強(qiáng)大技術(shù)實(shí)力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，將助力國產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)趕超****水平。
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