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焊接机器人误差来源分析及补偿原理

时间：2017-11-17 来源：机器人在线 阅读：14239
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焊接机器人误差来源分析及补偿原理

 
PR 1400型焊接机器人主要来完成一些高危险、高强度且精度要求很高的的作业，如果其工作精度不能满足要求，会直接影响焊接质量，因此提升其精度具有十分重要的意义。本章主要研究影响焊接机器人精度的因素以及对焊接机器人定位精度进行补偿。

误差来源分析及补偿原理

PR 1400型焊接机器人是一款通用型焊接机器人，其精度主要包括绝对定位精度和重复定位精度。在工业机器人性能评估和检测方法IS09283中，绝对定位精度和重复定位精度被指定为机器人位姿性能的重要评估内容
绝对定位精度是指机器人实际到达位置与期望位置之间的偏差，重复定位精度是机器人重复到达某一位置的离散程度。PR1400焊接机器人的重复定位精度已经达到±0.1 mm，继续提高重复定位精度的意义不大且成本较高。而绝对定位精度则仍存在提升的空间和必要性，通过标定对机器人控制器中的参数进行修正以提高机器人的位姿精度是目前较为流行的方法。
 
在实际工作中，影响PR1400焊接机器人精度的因素主要可以分为以下三类:
(1)与环境相关因素:环境相关因素包括机器人的腰座安装方式及温度、电噪声等。PR1400型焊接机器人采取地面固定安装的方式，由于在厂房存在其他机器的运行产生的振动，对焊接机器人产生一定影响。根据Tomas Kubela等人的研究，温度带来的误差大致在1/10—1/100mm之间。这些因素会使焊接机器人的连杆尺寸发生变化而
产生误差。
(2)机器人自身因素:机器人自身因素包括几何误差、非几何误差及系统误差。
①几何误差属于静态误差，是由于机器人的设计参数在制造装配过程中发生变动，使得机器人的运动模型发生改变造成的。如图6. 2所示，由于受加工精度影响产生杆件长度误差，装配时光学编码器的零位与理论模型关节零位之间存在偏差等原因影响，实际位置与名义位置并不重合，存在误差。
 
②非几何误差包括机器人杆件弹性变形、关节间隙、齿轮传动误差等，属于动态误差。PR 1400型焊接机器人采用的减速器为RV减速器与谐波减速器，具有精度高、回差小的特点，在一定程度上减小了该部分误差。
③系统误差包括感知系统和控制系统误差，例如机器人控制器与编程的分辨能力、光电码盘度数精度等。
(3)工作过程相关因素:主要包括工作过程中产生的惯性力和哥氏力导致的误差以及由工作中产生的振动引起的误差。
一般来讲，由几何误差引起的误差占机器人总误差的80%左右。则PR1400型焊接机器人精度的补偿，主要是对几何误差的补偿。其主要手段是对PR1400焊接机器人进行运动学参数标定，主要包括括以下步骤:
(1)根据PR 1400焊接机器人的运动学参数，建立其运动学模型。
机器人的运动学模型分为正、逆两种运动学模型，但在机器人的运动学参数辨识时，逆运动学模型的关系不大，只需建立机器人正运动学模型。
(2)建立PR 1400焊接机器人误差模型。
(3)在PR1400焊接机器人工作空间内取测量点，通过一定的辨识算法，根据第(1)步所建立的运动学模型和第(2)步中建立的误差模型，对机器人参数进行辨识。
(4)对PR1400焊接机器人原先的名义运动学参数进行修正，验证补偿效果。
 
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