工業(yè)機器人與測量標(biāo)定

工業(yè)機器人是服務(wù)于人類生產(chǎn)的自動執(zhí)行工作的機器裝置，既可以接受人類指揮，又可以運行預(yù)先編排的程序倡挚，還能根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。其具有易用性筷疹、智能化水平高等特點蒸拦，能夠代替人類在工業(yè)生產(chǎn)中完成單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)咖杉，或在危險、惡劣環(huán)境下作業(yè)胆中。    

隨著人類工業(yè)文明的不斷進步句担，現(xiàn)代工業(yè)機器人制造與應(yīng)用技術(shù)也在突飛猛進，應(yīng)用于各個領(lǐng)域的工業(yè)機器人較發(fā)展之初橡收，無論在承載性能青蝗、運行精度遏填、智能感知等等方面都有了飛速的提升，與之而來的就是對于機器人本身在生產(chǎn)制造以及后期維護過程中世蕴，需要更加精密與高效的測量檢測技術(shù)氛赞，提供扎實穩(wěn)定的數(shù)據(jù)保障與支撐，助力其實現(xiàn)更多的功能與應(yīng)用拓展塘丝。   

本案例待標(biāo)定工業(yè)機器人及應(yīng)用需求

本案例中赔癌，待標(biāo)定的工業(yè)機器人測量需求如下：   

① 要求機器人重復(fù)定位精度達到±0.05mm；    

② 客戶要求在1工作日內(nèi)完成本次標(biāo)定任務(wù)以保障生產(chǎn)澜沟。   

API機器人校準解決方案

API開發(fā)了一套針對工業(yè)機器人各個性能的灾票、有效的評估檢測方案，其中包括：位姿準確度和重復(fù)性檢測茫虽、多方向位姿準確度變動刊苍、距離準確度和重復(fù)性、位置穩(wěn)定時間和超調(diào)量濒析、位姿漂移特征正什、互換性、軌跡準確度和重復(fù)性号杏、重定向軌跡準確度婴氮、拐角偏差、軌跡速度特征馒索、最小定位時間莹妒、靜態(tài)柔順性、擺動偏差绰上，這14項性能檢測追祈，都可以采用API品牌的Radian激光跟蹤儀配合RMS軟件來實現(xiàn)。                      

圖1：Radian系列激光跟蹤儀

源自激光跟蹤儀的精準測量

檢測時框抽，只需根據(jù)需求在機器人末端部署相應(yīng)的激光接收裝置俐番，即可啟動激光跟蹤儀，并自動完成全套流程的檢測與評估绵扇。        

Radian激光跟蹤儀會射出激光撇熬，并將激光鎖定至固定在執(zhí)行機構(gòu)末端的靶球（或靶標(biāo)）中心，工業(yè)機器人在其運動范圍內(nèi)移動的同時仓煌，激光跟蹤儀會實時記錄下點位坐標(biāo)或軌跡烧已，并反饋至PC中的RMS軟件進行數(shù)據(jù)的分析及評估。       

 通過機器人真實運動位置與其理論位置相比較熔徊，即可得到運動的偏差烘牌，從而針對這些偏差進行補償，實現(xiàn)機器人的標(biāo)定朽晓。          

圖2：各靶標(biāo)功能簡介

實際操作

在只對機器人定位精度有校準需求時撮点，可使用Radian激光跟蹤儀+高精度靶球（SMR）以及API RMS機器人檢測軟件的方案實施標(biāo)定作業(yè)：在機器人末端布設(shè)一個高精度SMR靶球令聂，即可開始檢測工作，但在運動幅度較大的情況下固棚，需要適時人工調(diào)整靶球接光口角度统翩，以便可以保持與跟蹤儀激光束的鎖定連接。（請參考：圖2左1）       

在有6自由度（6DoF – X/Y/Z/偏擺角/俯仰角/滾動角）檢測需求時候此洲，可以加配多靶球工裝至機器人末端厂汗，并布設(shè)3個高精度SMR靶球，機器人在每一個待檢測位置停留時黍翎，分別測量3個靶球面徽，從而可以計算得到該位置的6DoF數(shù)據(jù)信息。（請參考：圖2左2）       

在有動態(tài)（軌跡）連續(xù)采點測量需求時匣掸，則可適用ActiveTarget活動靶標(biāo)配合跟蹤儀實現(xiàn)測量趟紊。測量時，跟蹤儀激光射入ActiveTarget活動靶標(biāo)的接光口碰酝，而ActiveTarget活動靶標(biāo)也會同時自動反向鎖定激光束霎匈，即便快速、大角度移動送爸，也會始終保持以最佳姿態(tài)鎖定激光束铛嘱，不會斷光，從而為軌跡測量提供了良好的性能保障窗蠕。（請參考：圖2右2）       

在進行動態(tài)6DoF數(shù)據(jù)采集時波烘，則可使用API專利的STS（SmartTrack Sensor）六維傳感器實現(xiàn)。STS六維傳感器在ActiveTarget活動靶標(biāo)的功能基礎(chǔ)上骏疆，還具備6自由度數(shù)據(jù)的采集能力亥矿。（請參考：圖2右1）       

測量時，操作者將Radian激光跟蹤儀布設(shè)在待測機器人周邊合適位置潜佑，將相應(yīng)的靶標(biāo)固定于機器人末端锨飞，機器人按照預(yù)設(shè)程序跑完待測點位，在每個待測點位停頓時（進行軌跡測量時可無需停頓）镐准，Radian激光跟蹤儀即以1000點/秒的測量速率記錄下該位置坐標(biāo)傳輸至軟件端徘敦，后與標(biāo)準值做比較，得出偏差诈金，完成補償虾钾，實現(xiàn)標(biāo)定。從設(shè)備布設(shè)到完成標(biāo)定拐棺、復(fù)查透嫩，用時不超過1.5小時，同時滿足精準與高效的測量要求。     

圖3：機器人標(biāo)定作業(yè)現(xiàn)場（使用單一靶球）       

圖4：機器人標(biāo)定作業(yè)現(xiàn)場（配合多靶球工裝）

圖5：機器人標(biāo)定作業(yè)現(xiàn)場（使用ActiveTarget活動靶標(biāo)）           

圖6：機器人標(biāo)定作業(yè)現(xiàn)場（使用STS六維傳感器）

結(jié)論

事實證明邻邮，Radian激光跟蹤儀以微米級別的測量精度、大尺度的測量范圍克婶、簡潔友好的人機交互界面等性能及特征筒严，可助力各類工業(yè)機器人、協(xié)作機器人情萤、醫(yī)療機器人等的診斷與標(biāo)定鸭蛙，精準與高效兼得！             

圖7：API公司總部大樓

關(guān)于 API

API品牌由Kam Lau博士在1987年創(chuàng)立于美國馬里蘭州的羅克韋爾筋岛，是激光跟蹤儀的發(fā)明者娶视，同時持有多項全球領(lǐng)先測量科技的專利，是精密測量科技領(lǐng)域的引領(lǐng)者睁宰；API自成立以來肪获，始終致力于機械制造領(lǐng)域精密測量儀器和高性能傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于世界各國的先進制造領(lǐng)域柒傻，并在坐標(biāo)測量和機床性能測試的高精度標(biāo)準方面處于領(lǐng)先地位孝赫。           

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