三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用：基于M-Track的桌面級協(xié)作機(jī)器人校準(zhǔn)

來源：思看科技

導(dǎo)讀：機(jī)器人與云計算,、大數(shù)據(jù)、人工智能,、物聯(lián)網(wǎng)等新興科技相結(jié)合,，創(chuàng)新性地構(gòu)建了智能制造系統(tǒng),，實現(xiàn)工業(yè)制造精益化、柔性化,、智能化生產(chǎn),，大幅提高智能制造水平和生產(chǎn)效益。隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,，借助先進(jìn)的三維數(shù)字化手段對機(jī)器人進(jìn)行校準(zhǔn),，以保證機(jī)器人的高性能、高質(zhì)量和高可靠性則顯得格外重要,。

關(guān)于機(jī)器人校準(zhǔn)
機(jī)器人設(shè)備在正式交付前,，需要經(jīng)過嚴(yán)格的校準(zhǔn)以確保其精準(zhǔn)度和性能符合要求。同時,，機(jī)器人運行的過程中,，由于各種因素的影響，機(jī)器人的位姿可能會發(fā)生偏差,，如果不及時進(jìn)行校準(zhǔn),，會導(dǎo)致機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時的不準(zhǔn)確性和工作質(zhì)量下降,，因此需要定期進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保其穩(wěn)定,、可靠地執(zhí)行復(fù)雜任務(wù),。

機(jī)器人校準(zhǔn)是提高機(jī)器人精度的過程，包括關(guān)節(jié)角度校準(zhǔn),、運動學(xué)校準(zhǔn)和非運動學(xué)校準(zhǔn),。      
1 關(guān)節(jié)角度校準(zhǔn)：機(jī)器人的關(guān)節(jié)角度校準(zhǔn)是補(bǔ)償機(jī)器人關(guān)節(jié)的位置和角度，使其與預(yù)期的運動一致,。通過關(guān)節(jié)角度校準(zhǔn)可以提高機(jī)器人的精度和重復(fù)性,。
2 運動學(xué)標(biāo)定：涉及整個機(jī)器人的幾何標(biāo)定，包括角度偏移和關(guān)節(jié)長度,。
3非運動學(xué)校準(zhǔn)：對幾何默認(rèn)值以外的誤差進(jìn)行建模,，例如剛度、關(guān)節(jié)柔度和摩擦力,。

思看科技M-Track智能機(jī)器人路徑規(guī)劃和引導(dǎo)系統(tǒng)可用于準(zhǔn)確獲取機(jī)器人的位置和姿態(tài),，輔助工程師計算關(guān)鍵的參數(shù)，如耦合比,、減速比,、軸向偏差及連桿長度、轉(zhuǎn)角等數(shù)值,。本次案例我們來看看如何使用M-Track保障協(xié)作機(jī)器人的精度,。

項目背景
深圳市眾為創(chuàng)造科技有限公司（UFACTORY），是全球領(lǐng)先的消費級機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)商，成立于2013年,，在機(jī)器人底層算法,、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng),、機(jī)械臂關(guān)節(jié)設(shè)計,、機(jī)械臂外觀設(shè)計等方面有著深入研究和多年的積累，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于教育和研究,、無人零售,、自動檢測等領(lǐng)域。

客戶需求
精度校準(zhǔn)是眾為創(chuàng)造機(jī)器人交付前的關(guān)鍵步驟,，傳統(tǒng)的方法只能在單一維度上調(diào)整協(xié)作機(jī)器人的姿態(tài)精度,，不僅效率低下，還容易出現(xiàn)誤差和變化,，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性,。

客戶需要借助3D掃描儀捕捉若干個位置和姿態(tài)下的機(jī)器人末端目標(biāo)坐標(biāo)系（TCP）的實際位置，根據(jù)與理論點的偏差值,，在系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)償修正機(jī)器人的參數(shù),，從而提高機(jī)器人的位置精度。

傳統(tǒng)測量方法：
1 拉線法：該方法只能補(bǔ)償單個維度,，精度低(可達(dá)3-5mm),，穩(wěn)定性差。
2 常用的激光跟蹤儀：成本較高,。

解決方案
解決方案：M-Track機(jī)器人路徑智能規(guī)劃引導(dǎo)系統(tǒng)
方案由3D跟蹤系統(tǒng)i-Tracker和M-Track軟件組成,。客戶使用i-Tracker和M-Track軟件獲取協(xié)作機(jī)器人刀具中心點(TCP)的6D位姿,。

1 創(chuàng)建背景點模型：使用 i-Tracker 識別背景點,，并創(chuàng)建正確的大地基準(zhǔn)坐標(biāo)系。

2 創(chuàng)建目標(biāo)模型：在軟件中創(chuàng)建機(jī)器人末端模型和末端工具坐標(biāo)系,。

3 跟蹤目標(biāo)點并輸出坐標(biāo)：調(diào)用API自動記錄并輸出目標(biāo)點的實際坐標(biāo)值,。

4 補(bǔ)償修正運動機(jī)器人運動參數(shù)：將實際坐標(biāo)點與理論坐標(biāo)點輸入補(bǔ)償軟件，自動得到補(bǔ)償值,，用于修正機(jī)器人的運動參數(shù),。

方案優(yōu)勢

1 精度保證：i-Tracker跟蹤系統(tǒng)采用雙目立體視覺技術(shù)，可以精準(zhǔn)獲取TCP的6D位姿,。當(dāng)跟蹤范圍為10.4m3時,，精度可達(dá)0.049mm；跟蹤范圍為28.6m3時,，精度可達(dá)0.067mm,；跟蹤范圍為49.0m3時,，精度可達(dá)0.089mm，有效減少了機(jī)器人的位姿誤差,，提高產(chǎn)品精度,。

2 實時校準(zhǔn)：M-Track將捕捉到的位姿數(shù)據(jù)與目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以輔助工程師快速驗證和調(diào)整協(xié)作機(jī)器人的參數(shù)并糾正其偏差,，進(jìn)一步保證機(jī)器人精準(zhǔn)執(zhí)行任務(wù),。

3 高效智能：相較于傳統(tǒng)校準(zhǔn)方式，M-Track大大節(jié)省了時間和人力成本,，縮短了設(shè)備停機(jī)和維護(hù)時間,，為機(jī)器人生產(chǎn)制造提供了更高效、智能化的校準(zhǔn)方案,。
M-Track智能路徑規(guī)劃與引導(dǎo)系統(tǒng)以其高精度,、便捷性、智能化的特征高效完整地完成了機(jī)器人校準(zhǔn)工作,，充分保障機(jī)器人性能穩(wěn)定可靠,。機(jī)器人校準(zhǔn)是促進(jìn)生產(chǎn)線智能化升級和提高生產(chǎn)線效率的重要環(huán)節(jié)，思看科技三維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用為機(jī)器人的控制精度和穩(wěn)定性提供了更加高效,、智能化的可能,，進(jìn)一步提高生產(chǎn)線的整體效率和質(zhì)量水平，促進(jìn)智能智造行業(yè)的快速發(fā)展,。