人工和工业机器人重复操作定位精度比较_机器人重复定位精度

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计算机在生物学和医学的应用28（1998）415-421 人工和工业机器人重复操作定位精度比较

Jure Zupancic*, Tadej Bajd 卢布尔雅那大学电气工程学院，TrzÏasÏka 25, SI-1000 卢布尔雅那，斯洛文尼亚

1997年12月8日

摘 要 机器人重复定位精度性能所受的影响。操作机器人的重量-有效载荷的比例要明显的高于人工操作。支撑的使用提高了机器人的上述性能。这个策略模仿了人工操作时的动作。将机器人和操作人员在相同的条件下操作做一次比较。通过OPTOTRAK®运动分析系统完成了非接触式重复定位精度测量的测试。实验结果表明机器人和操作人员的定位精度在使用支撑后得到了相当大的改善。

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关键词 工业机器人，人为操作的重复性，标准，测量，支撑战略

1介绍

现代机器人中代替操作人员执行装配任务的机械手通常是按照人类的胳膊和手来设计的。机械对应人工操作发展的主要目标是实现功能改善，如提高速度，增加有效载荷能力，提高定位精度和可重复性。然而，当负载不超过3公斤时，经评估发现机器人的重量—有效载荷比是人类在相同操作情况下的10倍以上。从技术和经济的角度来看这个比例的减少与机器人的效率密切相关。提高这个比率的传统原则是引入更轻的材料，创建一个新的结构，设计新的执行器。

在特殊情况下，使用适当的支撑体能够增加机器人的绝对精度和可重复性。支撑的方法是模仿人类在精细运动操作时的行为，以便能适应更高的精度和可重复性要求的需要。操作员在进行精确的操作任务时往往会像工作时的钟表匠一样为他的前臂，手腕处，肘关节等找一支撑体。同样道理也可以用在机器人身上。

除了一些估计，在人工和机器人的表现之间并没有明确的比较。这次研究的目的是为了是机器人和人工操作者在有支撑和没有支撑的条件下作一个操作技术的比较。

2方法

工业操作机器人的重复定位精度测试按照ISO 9283的标准进行测试。多维数据集

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与最大音量是在工作区中最常见的预期用途。五个点（P1—P5），如图所示，分别位于图中选定平面的对角线上。接触式的OPTOTRAK®/3010运动分析系统用于测量实际位置（如图2所示）。测量P1，P2，P3，P4和P5的位置。经过30次的重复测量后，重复定位精度达到了ISO 9283标准的要求。可重复性由以下的公式计算：

rD3SD,(1)1nDDj,(2)nj1Dj(xjx)2(yjy)2(zjz)2,(3)

图1 在机器人工作区内定义测量点（P1-P5）。

图2 重复定位精度测量设备。

n(DSDj1jD)2,(4)n1-1

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图4 基于自由机器人和支撑机器人的可重复性测试结果

图5 基于自由操作人员和支撑前臂的操作人员的可重复性测试结果

在以上四个直方图中（图4和图5）展示了指定的四个类型的位置重复性测量结果。

支撑机器人的可重复性比自由机器人改善了大约50%。有支撑的操作人员同比增长了大约25%。请注意，该机器人的重量-有效载荷比高出了操作人员的10倍多。

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参考文献

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