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API機器人解決方案RMS-下篇連載（4）
閱讀：823 發布時間：2019-3-7
DH參數校準模塊
(Denavit-HartenbergModeling&Calibration)
(上接)
b). 關節角θ零位誤差
機器人關節一般使用編碼器來控制關節角，機器人開機后，首先通過控制系統存儲的編碼器零位信息來確定關節角零位，讓機器人回到家點位置。如果由于控制系統故障導致編碼器零位丟失，或者本身編碼器零位標定有誤，則連桿運動整體偏離理論模型，不但影響大范圍的空間定位精度，小范圍內相對運動的軌跡精度也會受到影響，可以體現在距離準確度和軌跡準確度偏差上。如果出廠零位丟失，大部分工業機器人使用機械定位標記(刻度標簽、定位鍵銷)來復現機器人關節零位。在制造或安裝這些零位標記，使用對齊標記的過程都存在較大誤差，根據一般經驗其可再現性通常只能保證在0.1度左右。在DH參數標定計算中關節零位誤差通常可以作為變量進行優化求解，得到誤差Δθ，然后在當前零位上，將關節偏置-Δθ，再將這一位置記錄為新的零位。
c). 反向間隙
反向間隙主要是由于每個關節傳動系統中存在齒輪間隙，導致的空程，在一些*控制系統中可以通過控制策略進行補償，或者采用圓光柵或磁柵閉環控制消除(成本較高)。在API RMS系統中，可以通過測量單關節正反轉數據，計算出單關節的反向間隙，進行針對性補償。
b). 關節角θ零位誤差
機器人關節一般使用編碼器來控制關節角，機器人開機后，首先通過控制系統存儲的編碼器零位信息來確定關節角零位，讓機器人回到家點位置。如果由于控制系統故障導致編碼器零位丟失，或者本身編碼器零位標定有誤，則連桿運動整體偏離理論模型，不但影響大范圍的空間定位精度，小范圍內相對運動的軌跡精度也會受到影響，可以體現在距離準確度和軌跡準確度偏差上。如果出廠零位丟失，大部分工業機器人使用機械定位標記(刻度標簽、定位鍵銷)來復現機器人關節零位。在制造或安裝這些零位標記，使用對齊標記的過程都存在較大誤差，根據一般經驗其可再現性通常只能保證在0.1度左右。在DH參數標定計算中關節零位誤差通常可以作為變量進行優化求解，得到誤差Δθ，然后在當前零位上，將關節偏置-Δθ，再將這一位置記錄為新的零位。
c). 反向間隙
反向間隙主要是由于每個關節傳動系統中存在齒輪間隙，導致的空程，在一些*控制系統中可以通過控制策略進行補償，或者采用圓光柵或磁柵閉環控制消除(成本較高)。在API RMS系統中，可以通過測量單關節正反轉數據，計算出單關節的反向間隙，進行針對性補償。
d). 重力變形
重力變形，是指運動構件重心在關節的行程中水平方向靠近或遠離旋轉軸線，甚至從關節鉸接點沿水平方向從一側運動到另一側，由于重力導致構件形狀發生動態變化，從而影響末端工具定位準確性。由于重力變形大小與負載狀況以及各關節角度所處位置都相關，通常這部分需要應用比較復雜的補償機制，可以用激光跟蹤儀快速測量出大量位置上的變形量經驗數據，建立誤差補償表進行空間補償(Volumetric Error Compensation)。
重力變形，是指運動構件重心在關節的行程中水平方向靠近或遠離旋轉軸線，甚至從關節鉸接點沿水平方向從一側運動到另一側，由于重力導致構件形狀發生動態變化，從而影響末端工具定位準確性。由于重力變形大小與負載狀況以及各關節角度所處位置都相關，通常這部分需要應用比較復雜的補償機制，可以用激光跟蹤儀快速測量出大量位置上的變形量經驗數據，建立誤差補償表進行空間補償(Volumetric Error Compensation)。
e). 關節軸線正交/平行誤差
關節軸線的正交/平行誤差，在DH模型中是用α表示的，(在Modified DH模型中，平行關節，如一般六軸串行機器人的J2和J3，還存在另一個方向的誤差β角)。大部分基于DH運動學模型的機器人控制系統，都沒有開放對這項誤差進行數學補償，因為在非正交/平行狀態下，DH模型的逆解會相當復雜，對連續運動控制(例如插補走連續軌跡或控制連續姿態變化)造成較大延遲。通常在優化DH參數時都不考慮α角的補償，應主要通過提高機械加工和裝配精度來保證。
關節軸線的正交/平行誤差，在DH模型中是用α表示的，(在Modified DH模型中，平行關節，如一般六軸串行機器人的J2和J3，還存在另一個方向的誤差β角)。大部分基于DH運動學模型的機器人控制系統，都沒有開放對這項誤差進行數學補償，因為在非正交/平行狀態下，DH模型的逆解會相當復雜，對連續運動控制(例如插補走連續軌跡或控制連續姿態變化)造成較大延遲。通常在優化DH參數時都不考慮α角的補償，應主要通過提高機械加工和裝配精度來保證。
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