A novel step-by-step procedure for the kinematic calibration of robots using a single draw-wire encoder

要約

ロボットの位置決めの精度は、高精度の製造タスクを実行する際の重要な工場です。
多くの場合、再現性に近い値までのマニピュレーターの精度を効果的に改善するために、キャリブレーションは重要な役割を果たします。
文献では、ロボットキャリブレーションへのさまざまなアプローチが提案されており、使用される測定システムと識別アルゴリズムのタイプにかなりの範囲があります。
私たちの目的は、ドローワイヤエンコーダーを介して取得した1D距離測定データのみを使用するパラメーターがその後1つずつ推定される新しいステップバイステップの運動学的キャリブレーション手順を開発することでした。
この目的を追求するために、測定された距離と予測された距離の間の矛盾がその未知のパラメーターにのみ依存するキャリブレーションポイントのセットを見つけるために、分析的アプローチを導き出しました。
これにより、識別プロセスの計算負担が軽減され、その精度が潜在的に改善されます。
シミュレーションと実験テストは、6度のフリードムロボットアームで実施されました。結果により、提案された戦略の妥当性が確認されました。
その結果、提案されている段階的なキャリブレーションアプローチは、実用的で費用対効果が高く、標準のキャリブレーションアプローチに代わる要求の少ない代替品を表し、ロボットキャリブレーションをよりアクセスしやすく、実行しやすくします。

要約(オリジナル)

Robot positioning accuracy is a key factory when performing high-precision manufacturing tasks. To effectively improve the accuracy of a manipulator, often up to a value close to its repeatability, calibration plays a crucial role. In the literature, various approaches to robot calibration have been proposed, and they range considerably in the type of measurement system and identification algorithm used. Our aim was to develop a novel step-by-step kinematic calibration procedure – where the parameters are subsequently estimated one at a time – that only uses 1D distance measurement data obtained through a draw-wire encoder. To pursue this objective, we derived an analytical approach to find, for each unknown parameter, a set of calibration points where the discrepancy between the measured and predicted distances only depends on that unknown parameter. This reduces the computational burden of the identification process while potentially improving its accuracy. Simulations and experimental tests were carried out on a 6 degrees-of-freedom robot arm: the results confirmed the validity of the proposed strategy. As a result, the proposed step-by-step calibration approach represents a practical, cost-effective and computationally less demanding alternative to standard calibration approaches, making robot calibration more accessible and easier to perform.

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