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【摘要】為了能夠?qū)I(yè)機器人定位誤差進(jìn)行測量，創(chuàng)建機器人定位誤差測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，基于正交試驗表，對工業(yè)機器人定位誤差需要收集的數(shù)據(jù)樣本空間進(jìn)行確定，測量工業(yè)機器人在樣本空間中的定位誤差。

【關(guān)鍵詞】正交試驗；工業(yè)機器人；定位誤差

在工業(yè)科技不斷發(fā)展的過程中，機器人屬于類人自動化設(shè)備，正在逐漸的代替人類實現(xiàn)大量高精度、高強度的工作人員，被人們廣泛使用。但是目前使用哪種方法對預(yù)定作用需求控制，都會因為存在的誤差降低定位精度。所以，就要測量定位誤差，解決實際問題。

1工業(yè)機器人定位誤差測量系統(tǒng)

工業(yè)機器人定位誤差測量系統(tǒng)中的P指的是待測量靶標(biāo)中心，B指的是基坐標(biāo)系，M指的是FAROARM的坐標(biāo)系，F(xiàn)指的是機器人法蘭盤坐標(biāo)系。FAROARM能夠?qū)Π袠?biāo)中心在M坐標(biāo)系中的坐標(biāo)進(jìn)行直接的測量，并且機器人自身也能夠成為測量裝置得到被機器人所抓著的靶標(biāo)中心P在機器人B坐標(biāo)中的坐標(biāo)，兩者實現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，就能夠到同個坐標(biāo)系中統(tǒng)一，從而對比得到工業(yè)機器人在工作空間中各測量點位置誤差。工業(yè)機器人定位誤差測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為：ΔP指的是工業(yè)機器人測量點P位置誤差，PM指的是P測量點在M坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，F(xiàn)TB指的是工業(yè)機器人F坐標(biāo)系和機器人B坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，BTM指的是機器人B坐標(biāo)系和M坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，PF指的是P點在F坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。使用機器人D-H方法創(chuàng)建連桿坐標(biāo)系，在運動學(xué)分析過程中，相鄰連桿之間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣為：以此表示，為了能夠得到工業(yè)機器人在工作空間中不同測量點的定位誤差，就要實現(xiàn)BTM和PF的預(yù)先標(biāo)定。之后，只要對機器人各關(guān)節(jié)角進(jìn)行改變，就能夠?qū)C器人工作空間中的多組定位誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。

2定位誤差測量工業(yè)機器人定位誤差和機器人工作空間

中的位姿具有密切關(guān)系，為了能夠?qū)C器人實際定位誤差分布情況進(jìn)行展現(xiàn)，從理論上分析，收集數(shù)據(jù)越多，對于機器人結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定就會越有利。但是實際情況是要降低收集數(shù)據(jù)量，為了對此問題進(jìn)行解決，使用正交實驗法設(shè)計原理在實驗之前合理安排實驗的過程。對測量樣本空間正交試驗過程進(jìn)行確定，使工業(yè)機器人六個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)成為確定機器人空間位姿指標(biāo)影響因素，充分考慮實際情況，所有因素都取五個左右水平，之后實現(xiàn)定位誤差測量。定位誤差測量的目的就是對機器人手臂末端運行情況和定位誤差分布的情況進(jìn)行觀察，本文利用SIAI機器人。在利用正交試驗法實現(xiàn)測量的過程中，要收集數(shù)據(jù)。充分考慮測量范圍有限，實際測量樣本空間使用兩次正交表得到。先劃分機器人整體空間成為25個樣本子空間，之后在所有子空間中設(shè)計相應(yīng)測量點。以機器人從零點運行到工作區(qū)域中的點，利用定位誤差測量收集此點的位置。通過測量之后得到的最大駐留點距離為1158.31um、1114.6847um，機器人重復(fù)定位精度指的是56.60um，通過兩次測量結(jié)果表示，距離誤差分布具備一定重復(fù)性，所以此結(jié)果并不是由于隨機擾動導(dǎo)致的。以第一次得出的定位誤差，實現(xiàn)程序中原始駐留點位移補償調(diào)整。補償之后駐留點最大距離誤差就是227.84um，降低定位誤差為19.67%。實驗結(jié)果表示，此機器人絕對誤差有80%能夠補償。

3實例驗證

使機器人運行到305個不同工位中，其中300個工位辨識參數(shù)，在取點的過程中使機器人在關(guān)節(jié)空間中的各關(guān)節(jié)都能夠運動，基于笛卡爾空間，使末端根據(jù)X、Y、Z運動，控制坐標(biāo)系位置不發(fā)生變化，從而提高辨識參數(shù)值的精準(zhǔn)性。其他工位實現(xiàn)重復(fù)性的實驗，進(jìn)行結(jié)果對比，驗證測量精度及補償結(jié)果。因為機器人控制模型源碼開放，從而得到連桿參數(shù)實際值能夠及時的到機器臂控制器進(jìn)行反饋，修正名義值。修正參數(shù)補償誤差之后，對機器人重新控制，實現(xiàn)機器人末端實際值的再次測量，測量結(jié)果見圖1。通過大量的反復(fù)試驗得到以下結(jié)論：（1）此測量方法的精度比較高，并且滿足實際需求，除了會受到相機測單點精度影響以外，還會受到球體加工精度和表面粗糙度限制。（2）通過測量結(jié)果表示，雙目視覺及激光跟蹤儀實現(xiàn)標(biāo)定，補償之后機器人定位精度會有所提高。（3）在編制軟件的過程中，因為球體靶點編號識別要求大量常量實現(xiàn)對比運算，所以具有較大的數(shù)據(jù)庫，對軟件數(shù)據(jù)運算速度會有所影響。基于不對機器人本體末端額定負(fù)重比影響的前提下，通過實驗需求重新設(shè)計球體，并且布置靶點，還能夠使用多面體進(jìn)行代替，棱邊規(guī)則性和根據(jù)特征識別靶點編號實現(xiàn)求解坐標(biāo)姿態(tài)變換矩陣比較簡單。在今后研究過程中，要充分考慮結(jié)合遺傳算法等搜索功能，使程序運算量得到降低。

4結(jié)束語

本文將FAROARM成為機器人定位誤差測量過程中的工具，創(chuàng)建機器人定位誤差測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并且提出了測量系統(tǒng)中收集樣本數(shù)據(jù)的方法，創(chuàng)建實際機器人定位誤差側(cè)拉滾系統(tǒng)，對機器人在樣本空間中的定位誤差進(jìn)行了測量，表示正交試驗法測量工業(yè)機器人定位誤差效果良好，能夠為后續(xù)機器人定位誤差補償方法的深入研究打下基礎(chǔ)。

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作者：劉旭升 單位：山西藥科職業(yè)學(xué)院