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

來(lái)源：思看科技

導(dǎo)讀：機(jī)器人與云計(jì)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(shí)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(duì)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(guò)嚴(yán)格的校準(zhǔn)以確保其精準(zhǔn)度和性能符合要求。同時(shí)，機(jī)器人運(yùn)行的過(guò)程中，由于各種因素的影響，機(jī)器人的位姿可能會(huì)發(fā)生偏差，如果不及時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)，會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)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(guò)程，包括關(guān)節(jié)角度校準(zhǔn)、運(yùn)動(dòng)學(xué)校準(zhǔn)和非運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)一致。通過(guò)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(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定：涉及整個(gè)機(jī)器人的幾何標(biāo)定，包括角度偏移和關(guān)節(jié)長(zhǎng)度。
3非運(yùn)動(dòng)學(xué)校準(zhǔn)：對(duì)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(jì)算關(guān)鍵的參數(shù)，如耦合比、減速比、軸向偏差及連桿長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)角等數(shù)值。本次案例我們來(lái)看看如何使用M-Track保障協(xié)作機(jī)器人的精度。

項(xiàng)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(fèi)級(jí)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(jì)、機(jī)械臂外觀設(shè)計(jì)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(wú)人零售、自動(dòng)檢測(cè)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(gè)位置和姿態(tài)下的機(jī)器人末端目標(biāo)坐標(biāo)系（TCP）的實(shí)際位置，根據(jù)與理論點(diǎn)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(cè)量方法：
1 拉線法：該方法只能補(bǔ)償單個(gè)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�？蛻羰褂胕-Tracker和M-Track軟件獲取協(xié)作機(jī)器人刀具中心點(diǎn)(TCP)的6D位姿。

1 創(chuàng)建背景點(diǎn)模型：使用 i-Tracker 識(shí)別背景點(diǎn)，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(diǎn)并輸出坐標(biāo)：調(diào)用API自動(dòng)記錄并輸出目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值。

4 補(bǔ)償修正運(yùn)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)：將實(shí)際坐標(biāo)點(diǎn)與理論坐標(biāo)點(diǎn)輸入補(bǔ)償軟件，自動(dòng)得到補(bǔ)償值，用于修正機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

方案優(yōu)勢(shì)

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(shí)，精度可達(dá)0.049mm；跟蹤范圍為28.6m3時(shí)，精度可達(dá)0.067mm；跟蹤范圍為49.0m3時(shí)，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(shí)時(shí)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(yàn)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(shí)間和人力成本，縮短了設(shè)備停機(jī)和維護(hù)時(shí)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(jí)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。