隨著智能制造業的不斷發展，機器人在工業制造中的優勢越來越顯著，伴隨這股技術革新的潮流，我國工業領域的機器人使用范圍逐年增廣，機器人各項技術也隨之突飛猛進。一般情況，廠家在提供機器人的時候會給出定位精度、重復精度、尺寸及負載等主要參考指標，用戶在這些指標的指導下對產品進行選擇，再根據用戶的實際使用情況進行現場編程，以滿足不同的用戶需求。在這些指標中，定位精度無疑是一個重要的指標，廠家在設計一款產品的時候根據模型計算出機器人末端固定裝置的定位精度，在產品出廠前也會按照各項標準對產品進行測試和校準。特別在高精度應用的場合，一些廠家，如 ABB、KUKA 等，還會在常規產品的基礎上提供高精度版，以滿足用戶的高性能需求。但是，工業生產環境是相對復雜的，在復雜環境下，一款機器人是否能夠保持出廠性能，或者對突變的環境或狀況進行自適應呢?因此，對機器人定位精度的檢測也成為了用戶關心的一個問題。另外，在一些應用場合，機器人末端的位置信息本身也需要作為系統的反饋信息，這就對定位精度提出了更高的要求。

　　定位精度檢測方法

　　機器人精度的測試國際上有一系列的標準，比如國際認可的 ISO9283 - 1998 和 ANSI/RIA R15.05 標準，有一些廠家，還會額外為自己的高性能產品制定更嚴格的標準。不論采用哪種標準，都需要采用相應的方法以實現性能的測試。由于工業機器人的使用狀況及操作環境復雜多樣，根據不同的用戶需求以及安裝后不同的環境要求，需要專業人士進行現場在線編程，也就是說，實際情況與標準設計情況很可能會很不一樣。為了解決這一問題，在機器人產品實際進行安裝之后，甚至在有的應用場合機器人使用過程中，都需要對機器人本身定位、TCP 及末端固定裝置的位置進行精確的測試。

　　基于線纜的測試方法

　　要完成精度的測試，實際就是要記錄空間的位置變換信息與機器人本身程序設置之間的關系，從而換算得出機器人系統的定位精度。以Dynalog公司的機器人標定系統為例，圖1是標定系統示意圖。

　　該系統通過安裝在機器人末端法蘭上的適配器與地面測試硬件上安裝的適配器之間的線纜長度變換關系，來不間斷的記錄機器人末端固定裝置的空間位置變化情況，并將位置變化情況與機器人系統設計參數相比較，通過計算，獲得機器人系統的定位精度。當然這套系統，在獲得定位精度的基礎上，還可以通過Dynalog的軟件對機器人的參數進行優化，以達到提高性能的目的。

　　這種基于線纜的測試方法，能夠滿足高定位性能的要求，但由于安裝線纜適配器，在實際應用場合往往無法滿足機器人多自由度工作的要求，產生碰撞等問題。另外，在某些復雜應用場合，機器人末端固定裝置本身也是一個動態裝置，這就難以利用線纜長度進行記錄了。因此，這種方法適用于前期的定位精度校準，不適用于實時定位精度的測試。

　　基于激光跟蹤儀的檢測方法

　　眾所周知，激光跟蹤儀的精度高，性能穩定，原理簡單，因此采用激光跟蹤儀對機器人系統進行定位精度的測試應用廣泛。在測試準備階段，將激光跟蹤儀的靶球安裝在機器人末端固定裝置上，根據固定裝置的類型，可以放置多個靶球避免遮擋情況，以獲得精確位置信息。在測試過程中，激光跟蹤儀實時跟蹤靶球的空間位置軌跡，并記錄下來，從而計算獲得機器人的定位精度。由于激光跟蹤儀獲取數據的實時性，可以將空間信息直接傳遞給機器人系統，對系統性能進行實時修正，因此激光跟蹤儀可以滿足實時定位精度測試的需求。當然，靶球的安裝一般采用的都是強磁體吸附，用戶選擇時需要避免不適用強磁體的應用環境。

　　基于機器視覺的檢測方法

　　近年來對機器視覺的研究不斷深入，其應用范圍也日益廣泛，在機器人系統中，機器視覺常作為系統的重要組成部分，成為機器人的“眼睛”，幫助機器人獲取外部信息。隨著機器視覺技術的不斷革新，其高精度、高效率的空間定位能力突顯，不少研究單位及生產廠家將其應用在定位精度的測試與校準方面。

　　與之前的兩個方法相比較，機器視覺的檢測方法設備相對簡單，避免了碰撞、遮擋等檢測常見問題，將高性能的工業相機安裝在機器人上，在運動過程中，通過對圖像進行分析，進行坐標系的變換，獲得機器人的位置、角度等信息，從而實現定位精度的檢測。同樣的由于其圖像獲取的實時性，能夠反饋給機器人系統進行實時定位精度的優化。但是，受限于圖像處理的算法，機器視覺無法達到激光跟蹤儀的定位精度，工業相機的性能也會受到使用環境的影響，因此其在定位精度檢測方面的使用范圍不如激光跟蹤儀廣，但其性價比的優勢明顯，可以作為輔助檢測的主要手段。

　　除了以上三種方法之外，基于姿態傳感器的機器人末端定位檢測方法也有研究與應用，但是其精度較差，在定位精度的檢測方面使用不廣泛。

　　總結

　　機器人的應用已不再局限在特殊行業，在工博會上除了奪人眼球，其已經在智能制造、醫療領域、娛樂行業等行業獲得了廣泛應用，對其性能要求也逐漸提高。本文就機器人的主要指標之一，定位精度的測試方法進行了梳理，比較了各種方法的特點、優劣與應用場合。

　　《機器人定位精度的檢測方法》來源：《中國科技信息》，作者：唐懿文。