工业机器人整机性能校准
工业机器人校准技术与补偿方法发展现状及趋势
工业机器人的校准过程包括系统建模、 数据测量、 参数辨识和误差补偿[6] , 即: 通过建立工业机器人的 校准模型, 应用校准方法获取机器人末端执行器的实
· 2 · 综合评述
2021 年第 41 卷第 3 期
际位姿, 然后应用参数辨识方法获得具体的参数变化
规律[7 -8] , 之后进行参数补偿以达到提高其末端定位
工业机器人的长期使用可能导致其精度因磨损而 降低, 另外连杆长度、 连杆工具坐标系的定义偏差等 因素会导致工业机器人的位姿产生偏移, 也会对工业 机器人的使用精度造成极大影响。 目前, 解决上述问 题的主要方法是通过构建工业机器人的误差模型对工 业机器人进行误差补偿, 并完成工业机器人的校准[5] 。 但是, 目前国内工业机器人标准与校准规范尚不完善,
仅制定了 GB / T 12642 - 2013 《 工业机器人性能规范及 其试验方法》, 该标准主要定义了工业机器人的性能规 范及其试验方法。 目前国内还没有针对工业机器人末 端执行器绝对定位精度的相关校准规范, 因此开展工 业机器人末端执行器的校准与补偿方法研究十分重要。
本文首先介绍了工业机器人的校准模型, 在分析 和总结工业机器人的几何参数误差及运动学模型的基 础上, 从校准方法和补偿方法两个方面对工业机器人 的校准技术进行梳理, 并总结未来工业机器人校准技 术的发展趋势, 为未来工业机器人在线校准与误差补 偿规范标准的制定提供参考。
px = fpx ( X1 ,X2 ,X3 ,X4 ,X5 ,X6 )
py = fpy ( X1 ,X2 ,X3 ,X4 ,X5 ,X6 )
pz = fpz( X1 ,X2 ,X3 ,X4 ,X5 ,X6 )
(4)
ωx = fωx ( X1 ,X2 ,X3 ,X4 ,X5 ,X6 )
ABB机器人零点校准方法
ABB机器人零点校准方法首先，我将介绍机械零点校准。
机械零点校准是通过调整机器人关节使其回到零点位置来实现的。
具体步骤如下：1.首先，确保机器人处于安全状态，电源已关闭，并且机器人断开了所有电源和线缆连接。
2.找到机器人每个关节旁边的绝对编码器，使用工具将其解锁。
3.使用手动模式将机器人手腕调整到预设的零点位置。
4.逐个调整各个关节的位置，使其与机器人在手动模式下所设定的零点位置一致。
可以使用机器人控制器上的示教器或者手柄来调整关节位置。
5.完成调整后，将机器人的绝对编码器锁定。
接下来，我将介绍软件零点校准。
软件零点校准是通过调整机器人控制器中的参数来实现的。
具体步骤如下：2.在软件界面的“配置”菜单下，选择“机器人参数”选项。
3.在机器人参数界面中，找到与零点位置相关的参数。
这些参数可能包括机器人基座的位置、关节角度、末端执行器的位置等。
4.根据实际情况调整这些参数的数值，使机器人处于预设的零点位置。
可以使用示教器或者控制器上的键盘输入相应数值。
通过以上的机械零点校准和软件零点校准，ABB机器人可以准确地回到零点位置，确保机器人可以精确地执行预设的任务。
需要注意的是，零点校准应在机器人运行过程中定期进行，以确保机器人的精度和稳定性。
同时，在进行零点校准时，需要特别注意安全事项，确保机器人周围的人员和设备不受到伤害。
总结起来，ABB机器人的零点校准主要包括机械零点校准和软件零点校准。
通过调整机器人关节位置和控制器参数，机器人可以定位到预设的零点位置。
这对于确保机器人的精度和稳定性非常重要。
机器人零点校准的方法
机器人零点校准的方法随着机器人技术的不断发展，机器人在各个领域的应用越来越广泛。
然而，机器人在工作过程中可能会出现一些误差，这就需要进行零点校准来确保机器人的准确性和稳定性。
机器人的零点校准是指将机器人的各个关节或传感器的初始位置或状态设置为零点，以便在后续的工作中能够准确地进行定位和控制。
下面将介绍几种常见的机器人零点校准方法。
1. 机械零点校准：机械零点校准是通过调整机器人的机械结构，使得机器人的各个关节或执行器在特定位置时达到零点状态。
这可以通过调整关节的初始位置或调整机械结构的参数来实现。
机械零点校准通常需要在机器人组装完成后进行，并且需要定期检查和校准，以确保机器人的准确性。
2. 视觉零点校准：视觉零点校准是通过机器视觉系统来确定机器人的零点位置。
这可以通过使用摄像头或其他视觉传感器来获取机器人当前位置的图像或数据，并通过图像处理算法来计算机器人的零点位置。
视觉零点校准通常需要在机器人启动时进行，并且可以在工作过程中进行动态校准，以适应不同的工作环境和任务需求。
3. 力控零点校准：力控零点校准是通过力传感器来确定机器人的零点位置。
力传感器可以测量机器人在工作过程中受到的力和力矩，并通过力控算法来计算机器人的零点位置。
力控零点校准通常需要在机器人启动时进行，并且可以在工作过程中进行动态校准，以适应不同的工作负载和环境变化。
4. 惯性零点校准：惯性零点校准是通过惯性传感器（如加速度计和陀螺仪）来确定机器人的零点位置。
惯性传感器可以测量机器人的加速度和角速度，并通过惯性导航算法来计算机器人的零点位置。
惯性零点校准通常需要在机器人启动时进行，并且可以在工作过程中进行动态校准，以适应不同的工作姿态和运动状态。
机器人的零点校准是确保机器人准确性和稳定性的重要步骤。
不同的机器人零点校准方法可以根据具体的应用需求和机器人的特点选择和组合使用。
通过合理的零点校准，可以提高机器人的工作精度和可靠性，进一步推动机器人技术的发展和应用。
abb机器人零点校准方法
abb机器人零点校准方法ABB机器人是性能出色，使用广泛的工业机器人，它可以在生产线上执行多种操作。
然而，在使用过程中，由于各种原因，机器人可能会出现“漂移”现象，使得机器人的姿态不再准确，在这种情况下，我们需要对机器人进行零点校准，以确保其精准性能。
本文将为您介绍ABB机器人零点校准方法。
一、准备工作在进行ABB机器人零点校准之前，您需要准备一些工具：1、文本编程器2、监视器（或电脑屏幕）3、机器人控制器4、机器人零件5、测量工具：游标卡尺、百分表和角度计二、设定目标在进行任何零点校准之前，我们需要定义目标位置。
这就是我们希望机器人到达的准确位置。
在这里，我们将会以XYZ坐标系为基础，所以您需要制定一个三维目标坐标，机器人将被控制以到达该位置。
三、确定偏差在确定目标位置之后，您需要确定机器人当前位置与目标位置之间的差距，我们需要检测每个机器人关节在当前姿态下缺陷大小。
1、机器人关节旋转至零点首先，您需要将机器人关节旋转至零点位置，然后手动调整机器人关节直至其实际角度与零点角度相同。
您可以使用测量工具来检测关节角度的偏差程度，并记录下它们的状态和测量值。
2、根据实际测量值进行调整在检测完每个关节的角度之后，您需要将偏差值记录下来，并将其输入到ABB机器人的编程器中以进行校准。
四、结论ABB机器人是一种具有极高技术含量的机器人，其复杂性使其对零点校准非常敏感。
通过以上步骤，您可以更好地理解ABB机器人零点校准的过程，以确保您的机器人能够长期稳定地工作。
同时，我们建议您在使用ABB机器人时定期进行零点校准，定期检查偏差并予以修复，以确保机器人的准确性，为您的工业生产提供更高效、更稳定的支持。
工业机器人的精度与性能优化
工业机器人的精度与性能优化一、引言随着信息时代的快速发展，工业机器人的需求量也在逐步增大，对于企业而言，工业机器人的精度和性能是至关重要的关键因素。
传统工业机器人已经不能满足企业的需求，必须借助先进的技术手段进行优化改进。
本文将从工业机器人的精度和性能两个方面阐述优化方法。
二、工业机器人的精度优化1.设计优化在设计工业机器人时，应考虑到机器人的使用环境和精度要求。
机器人的结构设计合理，对于机器人的精度优化是至关重要的因素。
结构简单且刚性好的工业机器人更能保证其精度。
另外，在工业机器人的驱动系统中，精确的位置反馈是不可缺少的。
2.传感器的应用传感器是提高工业机器人精度的一个重要手段。
传感器能为机器人定位和反馈精度做出贡献。
对于机器人的刚性和振动的调整，传感器也能发挥作用，从而提高机器人的精度。
3.算法优化对于工业机器人的控制算法进行优化是很重要的。
在机器人的运动控制过程中，算法能在一定程度上提高机器人的运动精度。
比如，基于计算机视觉的机器人定位算法、基于信息反馈的控制策略等等，可以提高机器人的精度。
三、工业机器人的性能优化1.机器人的速度控制提高机器人的运动速度是提高机器人性能的一种有效方法。
通过在机器人上采用先进的速度控制策略和高速控制器，可以提高机器人的运动速度，并使机器人运动的过程稳定可靠，从而提升机器人的性能。
2.机械结构的优化机械结构是机器人性能的重要因素之一。
为了提高机器人的性能，应该对机械结构进行优化。
优化机械结构的方法包括减少摩擦、提高刚性等。
通过优化机械结构，可以使机器人更加稳定，提高机器人的效率和工作性能。
3.人机交互界面的设计人机交互界面设计也是提高机器人性能的关键要素。
优秀的人机交互界面不仅可以方便操作人员控制机器人，还可以帮助操作人员了解机器人的工作状态和运行情况，预防机器人故障的发生。
四、结论工业机器人的高精度和高性能是企业的竞争力之一。
为了提高机器人的精度和性能，应在设计、传感器、算法和机械结构的优化，以及人机交互界面的设计等方面下功夫。
ABB机器人零点校准方法
ABB机器人零点校准方法ABB机器人是一种先进的自动化设备，通常被广泛应用于工业生产中。
在使用ABB机器人之前，必须确保机器人的零点校准已经完成。
零点校准是指将机器人的各个关节的零点位置准确地确定下来，以确保机器人在工作过程中能够准确地执行任务。
下面将介绍ABB机器人的零点校准方法。
首先，确保机器人处于安全状态，所有的安全设备都已启用。
在进行零点校准之前，需要将机器人的控制系统打开，连接到控制器，并确保控制器处于正常工作状态。
1.零点校准准备在进行零点校准之前，需要做好一些准备工作：-确保机器人所在的工作区域干净整洁，没有任何障碍物。
-将机器人手臂上的末端执行器移动到一个已知的位置，以便后续的零点校准。
-为了减少误差，最好将机器人放置在一个稳定的平面上，避免机器人晃动或倾斜。
2.零点校准步骤零点校准通常是在ABB机器人的控制器上完成的。
以下是进行零点校准的步骤：-打开ABB机器人的控制器，并进入零点校准模式。
-选择需要进行零点校准的关节或坐标系。
-机器人会自动移动到一个预设的位置，这是机器人的零点位置。
如果需要，可以手动移动机器人到一个更加准确的位置。
-确认机器人已经准确地到达了零点位置，并保存零点校准的结果。
-重复以上步骤，直到所有关节或坐标系的零点校准都完成。
3.验证零点校准完成零点校准后，需要对机器人进行验证，确保零点位置的准确性。
可以通过执行一些简单的任务或测试来验证机器人的零点校准结果。
如果发现零点位置存在偏差或误差，可以重新进行零点校准，直到结果符合要求为止。
4.注意事项在进行零点校准时，需要注意以下几点：-确保机器人处于安全状态，避免发生意外伤害。
-在进行零点校准时，最好由经过专门培训的人员来操作，以确保零点校准的准确性。
-在进行零点校准之前，最好将机器人的控制系统和软件更新到最新版本，以确保零点校准的稳定性和准确性。
总之，零点校准是确保ABB机器人正常工作的重要步骤，只有完成了准确的零点校准，机器人才能准确地执行任务。
ABB机器人操作手册-校准
ABB操作手册-校准
ABB操作手册-校准
1：引言
1.1 本手册旨在指导用户正确进行ABB的校准操作。
1.2 在进行校准之前，请确保已经阅读并理解的操作手册，
了解的基本功能和使用方法。
2：校准前的准备工作
2.1 检查是否处于安全状态，关闭所有电源并断开电源连接。
2.2 检查周围的环境，确保没有任何障碍物，并保证充足的
工作空间。
2.3 准备校准所需的附件和工具，包括校准板、量具和校准
软件。
3：校准步骤
3.1 选择适当的校准方法，根据的需要进行选择。
3.2 开启电源并连接到校准软件。
3.3 跟随校准软件的指示，按照指导操作进行校准。
3.4 根据校准软件的结果，调整的参数以实现精准校准。
3.5 不断重复校准过程，直到达到满意的校准效果。
4：常见问题及解决方法
4.1 如果校准过程中遇到问题，如校准软件无法连接或校准结果不准确等，请首先检查电源和连接线路是否正常。
4.2 如果问题仍然存在，请参考的故障排除手册，寻找解决方法。
5：附件
本文档涉及的附件包括：
- 校准板：用于的精准校准。
- 量具：用于测量的位置和姿态。
- 校准软件：用于控制进行校准过程。
6：法律名词及注释
- 校准：指通过调整的参数和姿态，使其达到预期的精确度和准确性。
- 附件：指与校准相关的设备、工具和软件。
工业机器人的性能评估与选择标准
工业机器人的性能评估与选择标准工业机器人作为现代制造业中不可或缺的重要设备，承担着提高生产效率、降低劳动强度和提高产品质量等重要职责。
如何评估和选择工业机器人的性能成为企业面临的重要挑战。
本文将就工业机器人的性能评估与选择标准进行详细探讨。
一、性能评估工业机器人的性能评估是为了确定其适用性和优劣程度。
以下是几个常用的性能评估指标：1. 负载能力：负载能力是指机器人能够承受的最大重量。
根据不同应用需求，选择适当负载能力的机器人非常重要。
2. 工作空间：工作空间是指机器人能够覆盖的有效范围。
根据生产线的排布和产品尺寸等因素，选择具备足够工作空间的机器人是必要的。
3. 精度和重复性：精度和重复性是机器人进行精细动作和重复动作的能力。
高精度和重复性可以确保产品质量的一致性。
4. 速度和加速度：速度和加速度是机器人执行任务所需要的时间和动力学性能。
根据生产需求，选择具备足够速度和加速度的机器人能够提高生产效率。
5. 稳定性和可靠性：稳定性和可靠性是机器人在长时间运行中的表现。
机器人应具备稳定的性能和良好的故障诊断能力，以确保生产过程的连续性。
二、选择标准在评估了机器人的性能后，根据企业的具体需求确定选择标准是非常重要的。
以下是几个常用的选择标准：1. 成本效益：成本效益是在选择机器人时需要考虑的重要指标。
除了机器人本身的价格，还需要考虑周边设备、维护成本和培训成本等因素。
2. 编程和操作：机器人的编程和操作界面需要简单易用，以降低培训成本。
同时，机器人还应支持方便灵活的编程模式，以适应不同的生产需求。
3. 可扩展性和灵活性：机器人应具备可扩展性和灵活性，以适应生产线的变化和技术的更新。
选购具备模块化设计和开放式控制系统的机器人是明智的选择。
4. 供应商支持：供应商的支持对于机器人的选择与后期维护非常重要。
选择具备良好售后服务和及时技术支持的供应商可以避免潜在的风险。
5. 安全性：在选择机器人时，安全性是一个不可忽视的因素。
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1 引言
随着国家“中国制造2025”战略规划的推进，智能制造逐渐深入生产制造企业，越来越多的产业工人被工业机器人所替代，生产制造型企业对工业机器人的依赖越来越多。
为保证企业产品品质和生产效率[1]，用户对工业机器人的可靠性、重复性和准确性等性能指标的要求在不断提高，以满足现代制造精准化的需求，尤其是焊接、喷涂和组装领域使用的工业机器人。
据不完全统计，由于国内外机器人的性能差异，使得国内机器人在这些行业中装机量极少，国外机器人占据了80%以上的焊接、装配应用领域的工业机器人市场，国产的机器人只能在搬运、上下料等性能要求相对低的领域和国外品牌竞争市场份额。
由此可见机器人性能提升校准工作对工业机器人市场和应用的重要性和必要性。
工业机器人整机性能校准
诺伯特智能装备（山东）有限公司 李霞 苏渊博
工业机器人是实现数字化无人工厂的基础设备，我国已连续多年新增装机量
全球第一，随着以工业机器人为核心的智能制造行业的蓬勃发展，对机器人的性能要求也变得越来越高，国内外机器人性能却参差不齐，尤其是国内的一些生产企业因为没有相应的检测、校准设备的投入来保证产品性能，其产品和其他企业在产品性能方面形成了明显的差距。
本文采用机器人专用校准设备DynaCal-lite ，针对工业机器人在利用校准设备进行校准前后的同一台工业机器人系统的性能进行比对研究，以此来体现出机器人校准工作在机器人性能提升方面的重要性，以引起生产企业对工业机器人产品性能校准的重视。
关键词： 工业4.0；工业机器人；校准；标定
2 机器人误差分析
正如世界上没有两片完全一样的树叶，世界上也没有两个完全一样的机器人。
一方面是机器人本身在加工与装配过程中所产生的误差，这就导致了最后生成出来的机器人，与其设计时的DH 参数不可能完全一样。
另一方面就是机器人绝对定位误差。
在各大机器人公开的标称参数中，都是重复定位精度，可以达到0.05mm ，甚至0.02mm ，但不会有一家提供绝对定位精度的。
绝对精度就是衡量实际值与理论值的一致程度。
我们控制机器人使之移动到目标点，机器人实际到达点与目标点之间存在着一定的距离误差。
比如我们给定相同的坐标X 、Y 、Z ，让机器人三次以不同的姿态指向它，有时结果却是不一样的。
鉴于这些误差的存在，为了获得一台高性能的机器人，对机器人使用前进行校准就成为非常重要的一环，那么在校准之前就很
有必要明确一下机器人的误差来源，只有确定了误差的来源，我们才能有针对性地对机器人的性能误差进行校准补偿。
按照误差的来源和特性，可将它们分为不同的类型。
从误差的来源看，主要是指机械零件、部件的制造误差、整机装配误差、机器人安装误差，还包括温度等的作用使得机器人杆件产生的变形、传动机构的误差、控制系统的误差（如插补误差、伺服系统误差、检测元件）等。
我们将机器人几何结构有关的机械零件、部件的制造误差、整机装配误差、机器人安装误
差、关节编码器的电气零点通常和关节的机械零点不相一致等因素引起的误差称为几何误差。
根据误差特性来分，可将误差分为确定性误差、时变误差和随机误差三种。
确定性误差不随时间变化，可以事先进行测量，如之前提到的几何误差就属于这一类。
时变误差有可以分为缓变和瞬变两类，如因温度产生的热变形随时间变化很慢，属于缓变误差；而运动轴相当于数控指令间存在的跟踪误差取决于运动轴的动态特性，并随时间变化，属于瞬变误差。
随机性误差事先无法精确测量，只能利用统计学的方法进行估计，如外部环境振动就是一种十分典型的随机性误差。
在诸多影响机器人精度的因素中，几何误差要占据80%左右的比例，因此机器人运动学标定主要研究制造误差、安装误差、编码器零位误差等造成的几何误差。
事实上，由于在参数识别和补偿中通常使用最小二乘法，所使用的数据同时受到所有误差的影响，所以没有必要单独考虑其他因素的影响。
3 校准项目
明确了机器人误差[4-8]的主要来源是制造误差、安装误差、编码器零位误差，我们可以针对机器人这些误差进行校准、补偿。
具体标定项目如下：
（1）校准机器人TCP 中心点；（2）校准机器人各关节轴机械零点；（3）校准机器人各关节轴的连杆长度；（4）校准机器人各关节轴的减速比；
（5）校准机器人各关节间的耦合比；（6）校准机器人各关节轴的转角角度。
图
1 机器人校准硬件连接简图
（a）
（b）
图2 点位重复定位精度和绝对精度标定前后对比图
（a）
（b）
图3 轨迹重复定位精度和绝对精度标定前后对比图
4 机器人校准原理
机器人校准我们选用了Dynalog 公司的DynaCal-lite 机器人校准设备，针对机器人存在的各项误差问题进行解决，消除了机器人“实际建造”和“标准设计”以及安装中出现的各种差异。
主要原理就是首先通过精确测量自动识别机器人单元（机器人TCP 和固定装置）的差异处，然后利用高级的数学程序进行计算，对理论位置和实际位置等进行比对，确认误差，然后把误差补偿到机器人系统中，不断修正机器人模型。
具体如下：
首先在校准设备软件里面建立机器人理论的DH 数学模型，作为机器人标定过程中的校准参数计算模型。
然后在机器人上随机任意示教50个运动点位，用作机器人本体的理论点位位置。
将校准设备解码器与机器人末端连接（如图1所示），对机器人50个运动点位进行采集，以此作为机器人本体的实测点位位置。
最后将采集到的机器实测点位数据、示教的理论点位数据软和各类校准修正参数一起带入建立的标准DH 数学模型中进行自动拟合运算，综合各类校准参数一次性最终给出一组修正值，将修正值补偿到机器人的控制器上，从而使得机器人的精度达到一个最优解。
所给出的修正值是综合考虑了全部校准项目，最终给出的一组最优解，而不是逐个参数补偿的。
因为机器人精度是这些参数同时参与计算后得到的一个最终的值，所以补偿必须将这些项目同时考虑后，一次性补偿，不然不会使机器人的性能达到最好。
这就是为什么通过校准能将机器人精度提高到0.2～0.8mm 的原因。
5 实例分析
下面是对六轴关节机器人进行标定前后的参数对比，以及标定过程误差图，如图2-图4所示。
通过对机器人标定前后性能进行比较，没有校准的机器人通常存在15～30mm 的误差，
TCP 中心点存在5～10mm 的误差，机器人整个系统存在5～10mm 的误差。
加入校准环节的机器人绝对精度将大大提高（能达到±0.25～1mm ），且算法稳定性良好，校准使得机器人适用于更复杂、多变、绝对精度要求高的环境。
图5为实物校准图。
6 结束语
通过对机器人标定前后性能进行比较，机器人通过校准修正后整机性能有了极大的提升，且性能稳定良好，校
准使得机器人能够满足各种更为复杂、多变、定位精度要求高的应用环境，从而使得机器人自动化生产线的启动、修复、更改和更新变得快速和精确。
参考文献：
[1]陈博.机器人技术的发展趋势与最新发展[J].西安教育学院学报,2004,19(3
):85-87.
（a） （b）
图4 标定过程误差图
图5 实物校准图
[2]GB/T 12642-2013工业机器人 性能规范及其试验方法[S]．北京：中国标准出版社,2013.
[3]GB/T 20868-2007工业机器人 性能试验实施规范[S]．北京：中国标准出版社,2007.
[4]N. Nilsson. An application of artificial intelligences[J]. Journal of UCAI,1969,2(3):23-26.
[5]宗光华,张慧慧,译. 机器人设计与控制[M].北京：科学出版社,2004.
[6]Giralt Getal. A multi-level planning and navigation system for a mo-bile robot: A first approach to HALRE[C]. In: Proc 6th int Joint Conf. Artificial Intelligent, Tokyo, Japan,1979:335-337.
[7]周伯英. 工业机器人设计[M]. 北京：机械工业出版社,1995.[8]马香峰. 机器人机构学[M]. 北京：机械工业出版社,1991.
作者简介：
李霞（1982-） 女 内蒙人 硕士学位 高级工程师 研究方向工业机器人。