在機(jī)器人的制造過程中，最后裝配完成后必須來校正它的水平垂直，以次來定程序的參考點(diǎn)，目前各家企業(yè)有哪些方法，哪種更靠譜一些?

　　在多數(shù)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中，示教再現(xiàn)的編程方式仍然占據(jù)主流，這要求機(jī)器人具有較好的重復(fù)定位精度(Pose Repeatability)，對(duì)其絕對(duì)定位精度則要求不高;

　　隨著機(jī)器人應(yīng)用范圍的增加，越來越多的應(yīng)用中要求機(jī)器具有較高的操作空間絕對(duì)定位精度，比如帶視覺的系統(tǒng)，機(jī)器人需要根據(jù)視覺系統(tǒng)判斷出的物體位置并準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)，考驗(yàn)的是機(jī)器人的絕對(duì)定位精度。

　　標(biāo)定機(jī)械零點(diǎn)是提高機(jī)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算法中的理論零點(diǎn)與實(shí)際機(jī)械零點(diǎn)重合，使得機(jī)械連桿系統(tǒng)可以正確的反應(yīng)控制系統(tǒng)的位置指令。(機(jī)械零點(diǎn)只是提高機(jī)器人定位精度的一個(gè)基礎(chǔ)因素，其他因素可參考 工業(yè)機(jī)器人控制算法的評(píng)價(jià)方法(CPA)?

　　零點(diǎn)丟失時(shí)，機(jī)器人無法正確的執(zhí)行笛卡爾空間運(yùn)動(dòng)。

　　一般在下述情況下，需要重新標(biāo)定零點(diǎn)：

　　更換電機(jī)/減速器等傳動(dòng)部件或者機(jī)械零部件之后;

　　與工件或環(huán)境發(fā)生碰撞;

　　沒在控制器控制下，手動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié);

　　目前主流的工業(yè)機(jī)器人標(biāo)定方法主要有以下幾種：

　　側(cè)傾儀(代表廠商：ABB)

　　當(dāng)更換了電機(jī)、減速器等驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)部件時(shí)，ABB會(huì)要求使用Calibration Pendulum和Levelmeter 2000套件(圖1)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行重新標(biāo)定，該套件多由ABB售后部門和集成商使用，普通客戶一般只需執(zhí)行示教器上的Updating revolution counters(更新轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器)操作，而該操作需要的內(nèi)部數(shù)據(jù)，就是由側(cè)傾儀標(biāo)定產(chǎn)生的。側(cè)傾儀本質(zhì)上是兩個(gè)側(cè)傾傳感器(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(gè)支架，將兩個(gè)側(cè)傾傳感器集成到一個(gè)儀器內(nèi)，來實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的傾角。一般在ABB機(jī)器人的大臂或者小臂上會(huì)找到一個(gè)光滑的安裝面(IRB120.IRB1200等小負(fù)載機(jī)器人除外)，就是用來安裝側(cè)傾儀的。對(duì)側(cè)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(diǎn)標(biāo)定套裝

　　圖2 底座上使用側(cè)傾儀

　　圖3 大臂上使用側(cè)傾儀

　　圖4 輸出法蘭上使用側(cè)傾儀

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　精度高，由于不同緯度重力加速度不同，WYLER的側(cè)傾傳感器在使用時(shí)都會(huì)要求執(zhí)行回零操作。

　　操作簡(jiǎn)單，在ABB的控制系統(tǒng)中內(nèi)置了與之配合的程序(Service Routine)，用戶只需要將側(cè)傾儀安裝到位，調(diào)用內(nèi)置程序，就會(huì)自動(dòng)完成回零標(biāo)定。

　　缺點(diǎn)：

　　貴，WYLER單個(gè)側(cè)傾傳感器+LevelMeter2000約6-8w，ABB整套套件需20w+(幾年前的價(jià)格，僅供參考)。

　　繁瑣，只要更換電機(jī)或者減速器，就需要進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定。

　　EMD(代表廠商：KUKA)

　　KUKA用于零點(diǎn)標(biāo)定的設(shè)備叫EMD(Electronic Mastering Device，以前也稱作EMT，從KRC4升級(jí)了)，其本質(zhì)上是一個(gè)高精度的位移傳感器(圖5)。

　　KUKA在機(jī)械本體上的每一個(gè)軸上都有一對(duì)大的凹槽以及一個(gè)圓孔及對(duì)應(yīng)的尖型凹槽。標(biāo)定時(shí)，首先利用大的凹槽進(jìn)行粗定位，然后將EMD安裝到圓孔上，另一端連接到KUKA的控制柜上，此時(shí)控制器會(huì)自動(dòng)控制機(jī)器人以非常慢的速度運(yùn)動(dòng)，來尋找運(yùn)動(dòng)過程的最低點(diǎn)，也就是機(jī)械零點(diǎn)。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(diǎn)標(biāo)定示意圖

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　操作簡(jiǎn)單，可靠，零點(diǎn)信息保存在關(guān)節(jié)上，換了電機(jī)/減速器也可以用EMD來標(biāo)定。

　　成本較低，普通用戶也可自備一套，隨時(shí)可以進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　在不購(gòu)買EMD的情況下，也可用千分表代替，此時(shí)需人工讀數(shù)判斷零點(diǎn)。

　　缺點(diǎn)：

　　零點(diǎn)信息都保存在機(jī)械件上，對(duì)加工的精度要求非常高。

　　如果用千分表代替EMD，則無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋找零點(diǎn)的功能。

　　定位銷、鍵、凹槽(日系廠商，國(guó)內(nèi)廠商)

　　在機(jī)械裝配中，經(jīng)常采用定位銷與鍵來確定不同零部件之間的相對(duì)位置，而在簡(jiǎn)單的機(jī)器人零點(diǎn)標(biāo)定中，也可采用這兩種方式來限定不同構(gòu)件之間的初始位置。如圖7所示，在關(guān)節(jié)相互轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)構(gòu)件上各有一個(gè)銷釘孔，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)至兩個(gè)銷釘孔軸線重合時(shí)，銷釘即可插入，此位置即為相應(yīng)關(guān)節(jié)的零點(diǎn)位置。而對(duì)于鍵定位可參照?qǐng)D8.在關(guān)節(jié)相互轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)構(gòu)件上各有一個(gè)鍵槽，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)至兩個(gè)鍵槽對(duì)應(yīng)面重合時(shí)，鍵可同時(shí)放入兩個(gè)鍵槽，此位置即為相應(yīng)關(guān)節(jié)的零點(diǎn)位置。

　　而采用凹槽方式進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定時(shí)，只需將兩個(gè)凹槽對(duì)準(zhǔn)即可認(rèn)為已到達(dá)零點(diǎn)位置(圖9)，該方法屬粗定位，僅用于對(duì)機(jī)器人絕對(duì)定位精度要求不高的場(chǎng)合。

　　圖7 零點(diǎn)標(biāo)定—定位銷

　　圖8 零點(diǎn)標(biāo)定—鍵

　　圖9 零點(diǎn)標(biāo)定—凹槽

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　加工簡(jiǎn)單，成本低，操作方便

　　缺點(diǎn)：

　　精度差