12、机器人安全分析系统与工业外骨骼数字孪生评估

机器人安全分析系统与工业外骨骼数字孪生评估

1. 机器人安全分析系统

1.1 模块化测量与可视化系统开发

在使用规划软件之前，需要进行两个校准过程。首先，必须在机器人基础坐标系内描述距离测量设备的工作点；其次，要建立坐标系与增强现实（AR）眼镜之间的连接。这就需要在机器人上安装三个功能组件：
- 用于在真实机器人单元上进行测量的行程时间测量设备。
- 用于关联AR眼镜坐标和机器人基础坐标的校准标记。
- 用于校准机器人工具的两个测试探头。

这些组件安装在带有标准孔型的板上，可直接安装在机器人法兰上。模块化设置允许根据具体情况将组件安装在工具上。

1.2 校准精度测试

使用ABB IRB 4600对这种校准方法的精度进行了测试。在距离测量设备校准方面，测量到的机器人工具与激光束之间的角度误差在0.09至0.2度之间。当激光束与表面之间的角度更尖锐时，角度误差会增加。光点对齐（距离为1000毫米，光束与表面成90°角）的误差在不可预见的方向上小于4毫米。因此，检查点必须与角落和边缘保持最小距离，以确保击中所需物体。使用更精确的机器人可以进一步提高测试的精度。

1.3 机器人基础与AR眼镜连接校准

使用校准标记在不同校准位置校准机器人基础与AR眼镜之间的连接。对于每个位置，两个系统之间的连接是已知的，因此可以推导出机器人坐标系和AR眼镜系统的姿态。当校准标记沿着90°弧线被AR眼镜观察时，可实现最高精度。这种方法可以使数字孪生中的虚拟安全区与增强现实中可视化的安全区之间的可视化精度达到5毫米。

1.4 系统总结

提出了一种