下篇 模块六 工业机器人性能测量技术

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模块六工业机器人性能测量方法目录CATALOGUE学习背景学习地图学习目标学习任务学习拓展01学习背景学习背景测量价值工业机器人性能测量可保障设备精准可靠，满足制造需求，同时助力国产机器人提升竞争力、推动行业标准化与技术进步。模块核心本模块重点介绍工业机器人性能测量的各类方法，尤其聚焦目前应用最广泛的基于激光跟踪仪的测量方法。02学习地图学习地图03学习目标学习目标方法分类熟练掌握工业机器人性能测量方法的具体分类，明确各类方法的划分依据与核心范畴。原理分析优劣对比能够深入分析各类工业机器人性能测量方法的工作原理，理解其核心运作逻辑。能全面比较各类测量方法的优势与不足，清晰区分不同方法的适用场景差异。04学习任务单元一试验探头法多样标探头配合根据所需的位姿参数的数目，有几种形式的样标和探头相互配合，不同的样标和探头组合可以测量不同的位姿参数，满足不同的测量需求。接触样标测位姿使用有足够数量的位移或接近传感器的探头测量实到位姿特性，探头由机器人放置，以便缓慢地接触位于规定位置的精密样标来测量位姿特性。探头测超调量探头用来测量精密样标，也可在其附近测量可能的超调，图2-1为典型配置的示意图，图2-2说明了试验探头法的一些其他应用。试验探头法单元二三边测量法多激光跟踪干涉仪法通过三个配备两轴伺服跟踪系统的激光干涉仪来实现，发射三束激光，共同瞄准安装在机器人手腕上的一个公共靶标。多激光跟踪干涉仪法介绍在三维空间中，机器人的位置特性可以通过这三个干涉仪所获得的距离数据来确定；六束激光瞄准三个独立靶标，可测量机器人位置与姿态。机器人位置与姿态确定多激光跟踪干涉仪法超声三边测量法机器人姿态确定如果机器人有3个独立的声源，并且每个话筒能检测来自3个声源的脉冲串，就能测出机器人的姿态；系统配置如图2-7所示。超声三边测量法机器人在三维空间中的位置可用3个固定的超声话筒得到的距离数据计算出来，超声话筒接收装在机器人上的声源发出的超声脉冲串。钢索三边测量法把从3个固定供索器拉出的3根钢索连接于机器人的末端，用装有张紧装置的供索器上的电位计或编码器计算每根钢索的长度，就可以确定机器人末端的位置。钢索长度计算钢索三边测量法供索器上的电位计或编码器负责计算每根钢索的长度，通过张紧装置保持钢索的张力稳定，从而精确确定机器人末端的位置。0102单元三极坐标测量法单激光跟踪测机器人位姿单激光跟踪干涉仪可用于测量机器人的位置或姿态，通过激光干涉仪和固定跟踪系统共同实现。固定跟踪计算方位角如果溯源反射器系统能始终使自己的光轴指向固定跟踪系统，或者如果固定跟踪系统能分析由溯源反射器反射的衍射图像，则用同样的系统也可以测量机器人的方位角。单激光跟踪干涉仪法单总站法使用一个固定基站逐点测量机器人的实际位置，通过测量距离、方位角和俯仰角精确确定。单总站法测机器人位姿通过跟踪基站持续跟踪安装在机器人上的移动溯源反射器，可以测量机器人的实际位姿或轨迹。跟踪基站测机器人轨迹单总站法直线标尺测机器人位姿机器人位置与时间关系可通过直线标尺测量距离及方位角、俯仰角数据确定，一端与机器人相连，通过测量该端与编码器相连点距离获取数据。编码器测标尺角度为了获取指向直线标尺上端的方位角和俯仰角数据，采用了一个水平移动的编码器和一个垂直移动的编码器，分别负责测量水平方向和垂直方向的角度变化。直线标尺法单元四三角测量法光学跟踪三角测量法用两个二轴光学跟踪系统得到的两组方位角/俯仰角数据确定机器人的位置与时间关系，可用于静态和动态测量。激光跟踪三角测量激光跟踪三角测量系统常用配置示于图2-15，两跟踪系统发出的光始终瞄准机器人末端反射器，实现精准定位。如果两个激光结构光束(十字形)跟踪在相邻侧面上装有两个CCD环形传感器的立方体测头，就可计算出机器人的姿态。激光跟踪系统配置激光扫描方法是确定机器人位置的另一种方法，它检测装在机器人上的靶标的人射光，人射光来自三个激光扫描仪。激光扫描方法01020403CCD环形传感器光学经纬仪定位光学经纬仪法利用两个或更多个固定位置的光学经纬仪，通过将它们的光束对准机器人末端执行器上的靶标，确定机器人位置。光学经纬仪测姿利用两组方位角和俯仰角数据，配合多个靶标，可计算机器人姿态；手动操作的光学经纬仪用于静态测量，需人工瞄准和读数。光学经纬仪法通过两个成像设备捕获的图像来确定机器人的位置，利用光源识别和已知相机距离，可确定机器人姿态。相机法测机器人位姿利用两个固定位置的成像装置（相机）和位置传感器，结合已知相机距离，可精确确定机器人末端靶标位置。相机法测机器人位姿光学相机法单元五性能测量方法比较性能测量方法比较性能测量方法表2-1给出了8类机