毛晨涛 张翔 祖洪飞

摘要： 传统校准方法只能辨识空载工况下机器人杆件及关节误差，当机器人在大负载工况下由于变形会导致末端精度显著下降。提出了大负载机器人在重载条件下关节变形的模型，通过激光跟踪仪测量辨识机器人关节刚度系数，并优化控制律设计。该方法基于指数积（POE）模型和微分误差模型，在空载工况下计算出结构参数，零位误差，将补偿结果写回机器人控制器;在满载条件下基于之前的坐标准直，辨识机器人关节刚度系数，完成校准过程。本算法在新松、埃斯顿等多家机器人公司的产品上进行了验证。结果表明：该校准方法能够使大负载机器人在重载工况下的绝对定位精度与空载工况下接近。

关键词： 工业机器人; 刚度辨识; 关节变形; 重载; 指数积

引  言

工业机器人的零部件在加工装配过程中不可避免地会引入杆长、零位等结构参数误差，通常的解决方法是通过测量机器人末端的定位误差来辨识其结构参数，通过结构参数校准能够极大地提升机器人性能，其绝对定位精度指标通常能够达到1 mm以内[1?4]。然而通过大量试验发现，机器人在大负载工况下，由于关节的变形，只通过结构参数校准并不能很好地提升机器人精度。通过辨识各关节的刚度系数，补偿由于变形导致的关节角度偏差，可以有效提升机器人在重载条件下的绝对定位精度。通常焊接、激光切割和喷涂等机器人末端都会加载大负载工装，同时这些操作对机器人的绝对精度要求比较严格，所以对大负载机器人的关节刚度系数辨识是很必要的。……