工業機器人在製造過程中怎麼校正各臂的水平與垂直？

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上圖所示，在機器人的製造過程中，最後裝配完成後必須來校正它的水平垂直，以次來定程序的參考點。有沒有什麼好的辦法？

竟然被編輯推薦到了發現頻道，必須更新一波。

感謝雷書記@ROKAE的強力支持。

在多數工業機器人應用中，示教再現的編程方式仍然佔據主流，這要求機器人具有較好的重複定位精度（Pose Repeatability），對其絕對定位精度則要求不高；

隨著機器人應用範圍的增加，越來越多的應用中要求機器具有較高的操作空間絕對定位精度，比如帶視覺的系統，機器人需要根據視覺系統判斷出的物體位置並準確到達目標點，考驗的是機器人的絕對定位精度。

標定機械零點是提高機器人操作空間定位精度（Pose Accuracy Linear Path Accuracy）的第一步，其目的是為了讓控制演算法中的理論零點與實際機械零點重合，使得機械連桿系統可以正確的反應控制系統的位置指令。（機械零點只是提高機器人定位精度的一個基礎因素，其他因素可參考工業機器人控制演算法的評價方法（CPA）？ - 韓峰濤的回答）

零點丟失時，機器人無法正確的執行笛卡爾空間運動。

一般在下述情況下，需要重新標定零點：

更換電機/減速器等傳動部件或者機械零部件之後；
與工件或環境發生碰撞；
沒在控制器控制下，手動移動機器人關節；

目前主流的工業機器人標定方法主要有以下幾種：

側傾儀（代表廠商：ABB）

當更換了電機、減速器等驅動和傳動部件時，ABB會要求使用Calibration Pendulum和Levelmeter 2000套件（圖1）對機器人進行重新標定，該套件多由ABB售後部門和集成商使用，普通客戶一般只需執行示教器上的Updating revolution counters（更新轉數計數器）操作，而該操作需要的內部數據，就是由側傾儀標定產生的。側傾儀本質上是兩個側傾感測器（瑞士WYLER公司出品，http://www.wylerag.com/en/products/inclination-measuring-sensors/digital-inclination-sensors/inclination-sensor-zerotronic/），ABB做了一個支架，將兩個側傾感測器集成到一個儀器內，來實現同時測量兩個方向的傾角。一般在ABB機器人的大臂或者小臂上會找到一個光滑的安裝面（IRB120，IRB1200等小負載機器人除外），就是用來安裝側傾儀的。對側傾儀具體使用方法感興趣的朋友可以參考ABB的《Operating manual – Calibration Pendulum》。

圖1 ABB零點標定套裝

圖2 底座上使用側傾儀

圖3 大臂上使用側傾儀

圖4 輸出法蘭上使用側傾儀

優點：

精度高，由於不同緯度重力加速度不同，WYLER的側傾感測器在使用時都會要求執行回零操作。
操作簡單，在ABB的控制系統中內置了與之配合的程序（Service Routine），用戶只需要將側傾儀安裝到位，調用內置程序，就會自動完成回零標定。

缺點：

貴，WYLER單個側傾感測器+LevelMeter2000約6-8w，ABB整套套件需20w+（幾年前的價格，僅供參考）。
繁瑣，只要更換電機或者減速器，就需要進行零點標定。

EMD（代表廠商：KUKA）

KUKA用於零點標定的設備叫EMD（Electronic Mastering Device，以前也稱作EMT，從KRC4升級了），其本質上是一個高精度的位移感測器（圖5）。

KUKA在機械本體上的每一個軸上都有一對大的凹槽以及一個圓孔及對應的尖型凹槽。標定時，首先利用大的凹槽進行粗定位，然後將EMD安裝到圓孔上，另一端連接到KUKA的控制柜上，此時控制器會自動控制機器人以非常慢的速度運動，來尋找運動過程的最低點，也就是機械零點。具體操作過程可參考視頻https://www.youtube.com/watch?v=6TVe965SPPA。

圖5 KUKA EMD

圖6 KUKA EMD零點標定示意圖
優點：

操作簡單，可靠，零點信息保存在關節上，換了電機/減速器也可以用EMD來標定。
成本較低，普通用戶也可自備一套，隨時可以進行校準。
在不購買EMD的情況下，也可用千分表代替，此時需人工讀數判斷零點。

缺點：

零點信息都保存在機械件上，對加工的精度要求非常高。
如果用千分表代替EMD，則無法實現自動尋找零點的功能。

定位銷、鍵、凹槽（日系廠商，國內廠商）

在機械裝配中，經常採用定位銷與鍵來確定不同零部件之間的相對位置，而在簡單的機器人零點標定中，也可採用這兩種方式來限定不同構件之間的初始位置。如圖7所示，在關節相互轉動的兩個構件上各有一個銷釘孔，當轉動關節至兩個銷釘孔軸線重合時，銷釘即可插入，此位置即為相應關節的零點位置。而對於鍵定位可參照圖8，在關節相互轉動的兩個構件上各有一個鍵槽，當轉動關節至兩個鍵槽對應面重合時，鍵可同時放入兩個鍵槽，此位置即為相應關節的零點位置。

而採用凹槽方式進行零點標定時，只需將兩個凹槽對準即可認為已到達零點位置（圖9），該方法屬粗定位，僅用於對機器人絕對定位精度要求不高的場合。

圖7 零點標定—定位銷

圖8 零點標定—鍵

圖9 零點標定—凹槽

優點：

加工簡單，成本低，操作方便

缺點：

精度差

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機械上垂直是很難的（手機打字不方便，我就不吹牛皮了），你得換個思路：裝配完畢後，測量各臂實際運動軌跡，通過軟體將標準坐標轉化為機械臂坐標。
經驗之談，你想想，通過激光干涉儀發現誤差太大，重新裝配調整一次耗時多久？一天能調幾次？精度要求高一些，那就不是肉手能搞定的。
另一種思路是，預先就考慮好微調旋鈕，但微調旋鈕強度不夠，勝在不需要寫代碼。

不造，貌似我裝配的機器人對絕對水平和垂直沒什麼要求。
全靠肉眼對，然後測試，歪了再調整，再測試，歪了再調整………

首先，結構加工和裝配中都有誤差。
結構中定的再准，也需要有程序中重新來核准。
何況，機器人運行時間一長，磨損也是要考慮的。
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裝配後的零點是機械零點，它不直接用於程序當中。
程序中可以認為任何一種位姿為0位置。

幾個問題先稍微解釋下，製造過程中的零點標定是在知道了該型機器人從該點起其運動範圍合適，四六軸不容易產生奇異點後設定並統一一個機械位置，從該位置起運動控制部份位置設定為0，然後從這開始加減運算。目前國外的幾大廠都是有特定的設備去做小數點後多位的測量，但是這是在加工精度和裝配水準都上去了的情況下才做的。入門級或者加工精度稍弱，成本控制的方案基本上用銷孔來進行定位，畢竟我們現在做到重複定位精度能到達0.01mm的廠家還不算多數。可以參考下我國某台資企業！

一般都用FARO或者LEICA的激光追蹤儀來標定，使機械零點與電氣零點重合。

手臂本體上的刻度其實對準根本啥沒用！~

現場安裝的時候，安裝工人會對安裝的地面或者底座進行水平校準。保證機器人底座的水平。ABB的6軸機器人出廠的時候都會對電機進行校準，並且會附上motor offset的值，現場對機器人校準的時候，只需要保證這個值和出廠給定的值一致，再對準每個軸的刻度進行標定做fine calibration就好了。

可以用u表拖么，不過必須有一個基準，已經垂直和平面的基準

定位銷啊。

每個手臂和上一個手臂都有一個孔對準，
第一個手臂和底座上有孔對準。
把孔對準，定位銷插進去。

進行校軸。
即可確定機械手手臂之間的相對位置。

servo drive可以通過encoder的信息控制motor進而實現對position，angle的控制。三連桿結構控制，如果發出的角度沒有達到精確的位置，系統會矯正。精度不同，控制不同，最通用PID足以，如果是再高精度的控制，會加入forward controller，再再高精度，需要更多的sensor，同時對feedback 設計。
servo drive會配套rate gyro， accelormeter的配件對機械的零點，水平，垂直矯正。（上面介紹的側傾儀就是利用了這個原理）
高精度可用光定位。保證了機械臂的位置絕對精準。
超高精度，會配備 optical encoder甚至光柵。
servo drive還會對motor進行comumtation矯正，保證磁場和電流的對應位置。
一段時間會對機械臂矯正，工業生產中，只有每年經過矯正的機械臂才能繼續生產。

由外部設備如光學水平儀等儀器測量出垂直度，然後將相關的參數寫入機器人的數據表中。每個機器人的數據表都不一樣。

至於以後用到的EMD啊側傾儀啊，都是出廠後的設備了。機器人制度過程中不是用這些設備來測量垂直度的。

能不能加上陀螺儀什麼的通過反饋來控制水平和垂直？只是這麼一想的哈

和cnc機床一樣。。

搜下機器人標定的論文吧
一般是用外部測量設備去檢測末端的坐標位置，然後用運動學的方法去求機械臂參數的誤差，然後補償。
外部測量設備有三坐標測量儀，激光追蹤儀等等。也可以用視覺的方法，還有一些外部定位裝置的方法。

需要使用類似激光干涉儀的測量設備標定

我所見到的基本都是感測器，主要是靠壓力還有激光。（視其所要完成的工作，可能還有電磁的（用於定位金屬））等我給你拍啊～圖侵刪，拍攝於bjut（打個廣告）