焊接机器人本体标定中动作捕捉的应用

焊接是工业生产中最重要的制造工艺之一，近年来，工业机器人技术发展十分迅速，在焊接方面的应用也日趋增加。焊接机器人性能的主要因素是定位精度，对于进行离线编程的机器人而言，由于仿真环境和真实环境存在偏差，其绝对定位精度的控制非常重要。一般来说离线编程机器人的绝对定位精度很低，有的甚至可达厘米数量级误差，在进行正常工作之前需要进行相应的标定来提高其精度。

离线编程机器人的本体标定，分为运动学建模、数据测量、参数辨识与误差补偿四个步骤。在对机器人姿态数据进行测量过程中，测量设备的选择非常重要，其精度的高低和使用条件的不同将直接影响测量结果的准确性。三坐标测量仪和经纬仪虽然精度高，但只能用于静态条件下的测量，而球杆仪和激光跟踪仪的测量方法又太过繁琐。

对此，四川大学电气工程学院采用了NOKOV光学动作捕捉系统进行焊接机器人末端姿态数据的采集。光学动作捕捉技术定位精度高、工作空间大，而且无需接触测量，在得到机械臂末端位姿和运动轨迹信息的数据测量值后，就可以进行机器人运动学模型的参数识别，并对机器人控制器中的名义连杆参数进行修正，实现误差补偿，完成本体标定。

除此之外，还可以利用动作捕捉系统验证其他标定方案标定后的重复精度。在机器人工作空间内随机取若干组点，通过运动学反解求得机器人各关节角度值，运用NOKOV光学动作捕捉系统测量机器人末端的实际位置，将这些点的位置误差最大值、平均值和均方根值作为评价指标，评价标定算法对于提高焊接机器人绝对定位精度的作用。

目前学院已经建立了基于动作捕捉系统的标准、高效的机器人标定流程，使焊接机器人的实际应用更加简便。