3、工业机器人误差补偿技术全解析

工业机器人误差补偿技术全解析

1. 物理约束法校准的局限性

物理约束法在机器人校准中具有一定应用，但存在明显局限。其校准精度高度依赖末端执行器上传感器的灵敏度，并且对物理约束的加工精度要求极高。这种方法在约束区域附近的补偿效果较好，但在机器人工作空间的其他区域，补偿后的精度却不尽如人意。

2. 离线校准技术的瓶颈

离线校准技术是机器人误差补偿领域的研究热点，众多研究人员致力于提升机器人的定位精度，且大多聚焦于运动学校准。然而，该方法高度依赖机器人的重复性。实际上，机器人的单向重复性较高，但从不同方向到达同一姿态时的精度较差，即多向精度不佳，导致从不同方向到达同一采样点的定位误差不同，因此离线校准方法难以进一步提高补偿效果。

3. 在线反馈补偿方法的兴起

随着传感器技术和电子元件的发展，机器人定位误差的在线校正方法应运而生。在线补偿方法利用外部高精度测量设备对末端执行器的运动进行实时反馈，使机器人加工中的定位误差能不断调整至期望值。根据反馈信号的类型，通常可分为关节空间闭环反馈和笛卡尔空间闭环反馈。

3.1 关节空间闭环反馈

在机器人加工系统中，连杆刚度远大于关节刚度，关节变形是导致定位误差的主要原因。关节空间闭环反馈补偿技术应运而生，其基本思路是在机器人关节处安装传感器实时测量旋转角度，形成闭环反馈，从而减少关节误差，提高机器人精度。以下是一些具体应用案例：
- KUKA 机器人的高精度改造 ：为减少 KUKA 机器人在点对点模式下的关节误差，Saund 和 DeVlieg 在机器人的每个关节安装了高精度光栅尺，并使用西门子 CNC 系统重新