虚拟到现实：为现实世界提供准确性

Chris Heit，应用工程专家

“当你在真正的机器人上运行程序时，它的准确性有多高?”这可能是在讨论OLRP时问OCTOPUZ员工最常见的问题，也是最重要的问题之一。在受控的虚拟环境中，只需几分钟就可以展示一个正在编程的机器人。但这些程序需要在真正的机器人细胞中转换成有用的东西。机器人将跟随的点需要与零件正确对齐。

在虚拟世界中:一切是完美的。在现实世界中:没有什么是完美的。现实是，尽管OLRP可以在转移到真实机器人时产生非常准确的程序，但多个因素会影响精度。零件和夹具翘曲，火炬弯曲，机器人变得陷入困境等等。永远无法消除这些因素，所以我们看看我们可以弥补它们的方法。在本博客文章中，我们将讨论影响OLRP计划准确性的一些最常见的因素，以及处理它们的一些提示和技巧。

Unmastered机器人
有些人会认为这是一个噩梦情景。For those readers who are not familiar with the term “unmastered” in regards to robots, it’s when an industrial robot arm is designed and programmed to know exactly where it is in space, based on how the motors of the arm have manipulated the different joints of the robot. In other words, the robot will know at any given time the degree values of the different joints in the arm. Over time, the robot gets into a state where it thinks its joints are at one value when in reality they will be at a very different value. For example, an unmastered robot might think that the last joint in the arm is at 60 degrees when in reality the joint might be at 65 degrees.

随着时间的推移，由于自然磨损，所有的机器人都慢慢变得无法掌握。重要的是要维护、维护和常规地重新掌握机器人，以避免在线编程和OLRP的重复性和准确性问题。

尽管处于未掌握状态会给机器人带来许多问题，即使是在线任务，这也是一个非常容易诊断的问题。一个未掌握的机器人将不能教任何准确的工具框架或基础/用户框架。以前教授的课程的分数也会开始偏离原来的位置。OLRP的对齐方法很大程度上依赖于物理机器人取点。与一个不熟练的机器人进行校准，它的工具框架不准确，不能完全理解它在空间中的位置，这将不会产生准确的结果。

解决这个问题的唯一办法就是重制机器人。一些人认为这是一个噩梦的原因是，由于我们正在改变机器人对其编程关节值的理解，任何在机器人未掌握时教授的程序都会受到影响。然而，任何在机器人仍然被正确掌握时被教授的程序，随着时间的推移由于不掌握而变得不准确，实际上会增加不准确性。

不准确的工具框架
这是个很容易解决的问题。虚拟OLRP单元的对齐方法依赖于物理机器人获取的点。如果在工具的特定特征(如焊丝的尖端)上没有准确地教授刀架，那么在传送到虚拟世界时所取的点就会不准确，对齐就会断开。这里简单的解决方案是教一个新的工具框架用于校准，并验证它是在正确的位置通过旋转它在TCP在空间。

设置不良系统
OLRP软件假定物理机器人单元格中的组件正确构建和组装。例如：假设我们有一个连接到线性轨道轴的机器人，并且机器人应该用轨道的托架的载体安装在水平。如果在物理机器人单元格中没有正确完成，则机器人被安装过级别，则可能发生大的不准确性。物理机器人将提供机器人单元内的某些点的坐标，该点将用于对准，这是不正确的。机器人可能认为正在对准的某个特征位于x = 100，y = 100，z = 100。然而，由于机器人未正确安装到轨道并略微倾斜，该特征实际上可能位于X = 105，Y = 101，Z = 110。

诊断这个问题通常并不困难。这样做的方法取决于所讨论的系统。OLRP软件中的修复也可以很简单:只需调整虚拟单元，以考虑未级别的挂载或其他设置问题。困难的是测量某些物理机器人的设置有多不平整或弯曲。根据机器人单元的配置和问题所在，有很多选项可以实现这一点。然而，最精确的测量方法通常是使用激光测量系统。在某些情况下，难以量化糟糕的设置会使这个问题难以完全克服。

弯曲零件，工装和夹具
无论有意与否，CAD模型与实际零件、工装和夹具之间的偏差都会导致虚拟OLRP单元的校准不准确。在某种程度上，如果使用的CAD模型完全不正确，这是一个简单的问题，只需简单的修复:纠正您的CAD模型。在更复杂的层面上，翘曲和变形无处不在，无处不在。当暴露在极端高温下(如焊接)，在环境温度和压力的变化下，物体在自身重量下会变形，等等。更复杂的是，翘曲是一个很难测量和量化的东西，在CAD模型中更难以解释。

故意弯曲时(例如一个工件,故意扭曲的状态在焊接之前,所以它变形成预定形状在焊接过程中由于热),占了最好的办法是使虚拟OLRP细胞使用CAD模型包括翘曲。在这个例子中:零件焊接前的CAD，而不是最终产品。

在更常见的方案中，当翘曲无意时，有各种不同的工具可用于从OLRP获得机器人的准确路径：

1. 补妆:手动解决方案。只需在机器人上干燥OLRP程序，并手动调整教学吊坠上的任何不准确点。这种解决方案少于理想，因为它确实需要机器人停机时间和教导吊坠的使用。假设一个良好对齐的单元格，需要完成的触摸卷数取决于部件和夹具的扭曲，因此对于该解决方案所需的努力可能存在相当多的变化。但是，这是考虑翘曲的最便宜和最简单的解决方案。
   
2. Touch-Sensing:最精确的解决方案。让机器人搜索需要焊接的零件的确切位置是确保程序点准确的一种方法。触摸传感也可以是一个有用的工具来定位不完全准确的夹具，以及它们所持有的零件的位置从一个零件到另一个零件。然而，这种解决方案并非没有成本。触摸传感将需要额外的硬件和软件包，这在工业机器人上很少是标准配备。触摸传感操作也将显著增加周期时间，并仅限于焊接操作。由于这些原因，虽然触摸传感是最精确的解决方案，但它也是最昂贵的。
   
3. 视觉系统：非焊接应用最准确的解决方案。如果您的机器人正在进行焊接以外的东西，例如加工，或3D打印，触摸感应将不可用。但是，有多种视觉系统解决方案，可以填充空隙。这些系统都将遵循相同的原则，使用某种形式的相机和算法来搜索某些地标，这些标识将指示程序点的预期位置。然而，这些系统确实具有与触摸感应相同的缺点，因为它们通常更昂贵并且可以在许多情况下增加循环时间。
   
4. 焊缝跟踪:媒体解决方案。对于那些不熟悉焊缝跟踪技术的读者，这是一种适用于执行焊接操作(几乎只与包含编织参数的焊缝)的工业机器人的解决方案，它持续测量焊枪的丝尖相对于被焊接接头的位置。焊缝跟踪校正主要是为了保证焊枪在焊接过程中保持在焊缝中的路径漂移。在本文中，我们不会涉及这些系统如何工作的技术细节。然而，由于这些系统主动纠正机器人程序中的焊接点位置，它们也可以提高转移到物理机器人的OLRP程序的准确性。就像触摸传感和视觉系统一样，接缝跟踪套件很少是工业机器人的标准配置，并且需要在系统上进行额外的投资。此外，它仅限于焊接操作，并限制了其提高精度的能力;它将要能够纠正从预期位置的焊接点几毫米，它将不会在校正点为几厘米的校正点。这些校正依赖于焊缝的精确起点，只能使用上述方法之一来校正。

部分变异
根据制造过程中其他步骤的公差，在机器人单元中的部件之间可能存在显着的变化。这可以在零件本身的特征中看到，以及零件如何适合握住它们的工具和固定装置。上述部分中提到的工具全部可以同样地应用于这种不准确的来源。然而，在该过程的其他步骤中存在降低公差的额外解决方案。更一致的部件将在运行的机器人程序中具有更一致的准确性。更一致的工具和固定性将具有相同的效果。

当虚拟机器人单元与真实机器人单元对齐时，总会出现一些错误。我们并不是生活在一个完美的世界里，所以我们需要采取措施来解释我们周围的不完美。本文为您提供了一个更好的思路，了解在交付OLRP时，最常见的不完善和不准确的来源是什么，以及如何有效地解决它们。离线机器人编程是机器人编程的未来，我们不会允许硬件缺陷阻止这一趋势。