机械臂绝对精度与标定空间分析

[TOC]

1. 问题说明

• 精度差异现象

  当前机械臂在Leica标定空间内精度可达 0.5mm，但在反向立方体（如工作空间对角区域）测试时误差增大至2mm（以aubo_i5 为例）。

• 场景差异说明

  • Leica标定空间：标定数据采集和验证均在前向立方体（机械臂基坐标系正前方区域）完成
  • 反向立方体：机械臂末端需运动至基坐标系后侧，与标定空间存在显著位姿差异

以下所有数据均以aubo_i5为例

2. 原因分析

• 标定数据偏差
  • Leica激光跟踪仪仅在标定过程中采集前立方体数据，导致DH参数估计存在区域性偏差，导致估计结果为有偏估计，无法覆盖全工作空间特性
• 模型不完备
  • 机械臂存在柔性，机械臂连杆柔性变形量可达 1mm，虽然采用了刚度补偿，精度有提升，但是模型不够准确不能达到期望精度水平
• 测试方法缺陷
  • Leica软件限制：
    • leica 测量软件坐标系自动对齐功能未实现，不能实现标准精度测量，非标定立方体区域的测量数据可靠性不足
    • 激光跟踪需要持续锁定，限制机械臂运动构型，导致精度测试覆盖范围有限

3. 解决方案

• 全域标定数据采集

  • 增加Leica标定数据采集点数量和空间分布，确保覆盖整个工作空间
  • 在相同末端位姿下采集多种不同关节构型数据
  • 采用分段数据采集方法，对不同区域分别进行数据采集
  • 需要解决激光跟踪需要持续锁定，限制机械臂运动构型的问题

• 定制化DH参数标定

  • 根据客户实际任务需求，重点标定对应工作区域

• 引入 SpatialAnalyzer(SA) 软件 来进行精度测试

  • 对不同立方体区域进行绝对定位精度测试
• 完善机械臂运动学模型
  • 给出更准确的刚度补偿模型

4. 其他关键问题

4.1 工作空间判定

工作空间确定方法

• 基于工厂标定给出标定的关节角度，提取标定数据中各关节角的极值，检查给定关节角是否在各极值范围内

4.2 非标定区域精度评估

系统化精度测试方案

• 使用SA软件建立全工作空间精度分布图，给出均值和最大值
• 分析精度变化规律

4.3 竞品对比测试

• 基于 SA 软件给出竞品以及自家产品，目前不同标定立方体的精度水平（均值，最大值）