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API機器人解決方案RMS-下篇連載（3）
閱讀：753 發(fā)布時間：2019-3-7
DH參數(shù)校準模塊
(Denavit-HartenbergModeling&Calibration)
(上接)
c). DH模型補償?shù)幕驹?br />
在軟件中模擬機器人控制器中的DH模型后，接下來選取一系列位姿進行校準測量，如果想要獲得機器人全范圍內精度優(yōu)化，那么這些校準位姿的各關節(jié)角需要盡量在行程范圍內均勻分布，各關節(jié)角之間盡量多任意組合；如果只關心機器人在特定工作區(qū)域內的精度優(yōu)化，可以將校準位姿選取在常用工作區(qū)域內。在這一系列校準位姿下，機器人的理論末端位置可以由理論模型根據(jù)關節(jié)角正解求出，再用激光跟蹤儀或其它測量儀器測量機器人末端實到位姿，理論和實測兩組數(shù)據(jù)之間對照得到的偏差作為優(yōu)化的目標函數(shù)(通常是選取所有位姿下的空間距離誤差的均方和為目標函數(shù))，聯(lián)立方程組，對DH參數(shù)模型中的全部或部分變量進行優(yōu)化求解。測量數(shù)據(jù)可以是一維數(shù)據(jù)(如Dynalog系統(tǒng)采用的一維線軸測長的硬件)，三維數(shù)據(jù)(激光跟蹤儀球靶或者活動靶標)，也可以是六維數(shù)據(jù)(包含位置和姿態(tài)角的六自由度傳感器)。測量數(shù)據(jù)的維數(shù)越多，方程的個數(shù)意味著輸入條件越多，越有利于解算出有效的信息。例如，在同一位姿下，采用API智能靶標STS得到六維測量數(shù)據(jù)，可以比較好的區(qū)分來源于J1-J3的位置誤差和來源于J4-J5的姿態(tài)誤差。同時，為了保證校準姿態(tài)的多樣性，使用主動靶標或智能靶標的測量系統(tǒng)會大大優(yōu)于使用標準球靶的測量系統(tǒng)，后者姿態(tài)會受限于靶球的入射角(雖然理論上在校準過程中可以轉動球靶，但是在追求效率的流水線校準操作中這樣做是不現(xiàn)實的)。 
機器人通過轉動關節(jié)角來到達位置，所以旋轉角度的準確度為重要。導致旋轉誤差的因素又可以細化為減速比(傳動比)誤差、傳動系統(tǒng)反向間隙、重力變形等。
減速機是工業(yè)機器人的一個重要機械部件，他的作用是將伺服馬達的高速運動，轉換為關節(jié)的低速運動，并放大驅動扭矩，類似汽車變速箱，一般說的減速比是指伺服電機碼值和關節(jié)實際轉角之間的比值，由于減速機機械制造和裝配中存在誤差，每臺減速機的減速比值都會與設計值有一定出入(主要是齒輪加工和裝配誤差導致嚙合節(jié)圓半徑的變化)，這將導致機器人關節(jié)角的執(zhí)行精度變差，根據(jù)經驗，通常關節(jié)角執(zhí)行相對誤差可在0.01%~0.1%。雖然看起來很小，但是如果發(fā)生在連桿長度較大的J1-J3關節(jié)，足以導致毫米級的位置偏差，在第四到第六關節(jié)上，則主要影響末端姿態(tài)角的準確度。目前市面上的其它機器人補償軟件大多將減速比和其它DH參數(shù)一并用同一組測量數(shù)據(jù)進行混合求解，在減速比誤差本身較小時，這樣做問題不大，但如果減速比本身偏離較大，實際求解效果會很差。其一是因為，某一關節(jié)上減速比和θ零位參數(shù)相當于一個線性補償方程的斜率和截距，要想獲得理想的補償效果，對單個關節(jié)來說，用于計算求解的數(shù)據(jù)必須在其整個行程內均勻分布，在有限數(shù)量的校準位姿中往往無法做到這一點；其二是算法無法區(qū)分來源于減速比和其它連桿參數(shù)的誤差，表現(xiàn)為，即使本組數(shù)據(jù)求解效果看似很好，但如果更換一組位姿去驗證，結果仍不理想。API RMS系統(tǒng)推薦采用專門的校準測量來標定減速比誤差，在減速比標定完成后用戶可以選擇立即更新控制器內部參數(shù)，也可以選擇將減速比補償離線應用到DH參數(shù)校準的測量數(shù)據(jù)上。
未完待續(xù)，敬請期待?。?！
減速機是工業(yè)機器人的一個重要機械部件，他的作用是將伺服馬達的高速運動，轉換為關節(jié)的低速運動，并放大驅動扭矩，類似汽車變速箱，一般說的減速比是指伺服電機碼值和關節(jié)實際轉角之間的比值，由于減速機機械制造和裝配中存在誤差，每臺減速機的減速比值都會與設計值有一定出入(主要是齒輪加工和裝配誤差導致嚙合節(jié)圓半徑的變化)，這將導致機器人關節(jié)角的執(zhí)行精度變差，根據(jù)經驗，通常關節(jié)角執(zhí)行相對誤差可在0.01%~0.1%。雖然看起來很小，但是如果發(fā)生在連桿長度較大的J1-J3關節(jié)，足以導致毫米級的位置偏差，在第四到第六關節(jié)上，則主要影響末端姿態(tài)角的準確度。目前市面上的其它機器人補償軟件大多將減速比和其它DH參數(shù)一并用同一組測量數(shù)據(jù)進行混合求解，在減速比誤差本身較小時，這樣做問題不大，但如果減速比本身偏離較大，實際求解效果會很差。其一是因為，某一關節(jié)上減速比和θ零位參數(shù)相當于一個線性補償方程的斜率和截距，要想獲得理想的補償效果，對單個關節(jié)來說，用于計算求解的數(shù)據(jù)必須在其整個行程內均勻分布，在有限數(shù)量的校準位姿中往往無法做到這一點；其二是算法無法區(qū)分來源于減速比和其它連桿參數(shù)的誤差，表現(xiàn)為，即使本組數(shù)據(jù)求解效果看似很好，但如果更換一組位姿去驗證，結果仍不理想。API RMS系統(tǒng)推薦采用專門的校準測量來標定減速比誤差，在減速比標定完成后用戶可以選擇立即更新控制器內部參數(shù)，也可以選擇將減速比補償離線應用到DH參數(shù)校準的測量數(shù)據(jù)上。
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