Étalonnage automatisé d'un robot sériel avec un nouveau dispositif de mesure tridimensionnelle à faible coût

摘要

Le but de ce travail est de démontrer qu’il est possible d’étalonner un petit robot sériel avec un nouvel appareil de mesure tridimensionnelle portable, à faible coût en comparaison à d’autres instruments de mesure populaires, et ce, de manière automatisée. Le nouvel instrument de mesure est composé de trois comparateurs numériques sans fil disposés de façon orthogonale sur un support en aluminium. Chaque comparateur possède une précision de mesure à l’intérieur de 3 μm. L’appareil utilise un dispositif de mise à zéro qui permet de définir l’origine du référentiel de l’outil (TCP) au centre d’une bille avec grande précision. Cela est possible grâce au principe d’accouplement cinématique.ududLa méthode d’étalonnage développée pour ce nouvel instrument est appliquée sur un petit robot sériel à six axes, le IRB 120 du fabricant ABB. Le robot est modélisé à l’aide des paramètres Denavit-Hartenberg en incluant l’ensemble des paramètres géométriques et les paramètres de compliance des engrenages des articulations. Un paramètre supplémentaire définit la relation géométrique qui existe entre les axes parallèles du robot pour corriger le problème de proportionnalité du modèle.ududUn total de 360 configurations de robot sont générées en simulation en utilisant des contraintes d’orientation et de position. Les mesures sont collectées en utilisant le principe de la boucle fermée en contraignant le TCP du nouveau dispositif de mesure sur trois billes de 0.5 pouce de diamètre aux configurations générées correspondantes. Les configurations de robot candidates pour l’identification des paramètres du modèle sont choisies en considérant une analyse d’observabilité. Les paramètres du modèle sont identifiés avec la méthode d’optimisation linéaire des moindres carrés.ududLes performances de l’étalonnage sont validées avec un laser de poursuite portable sur un ensemble de 506 configurations de robot générées aléatoirement dans l’espace de travail complet du robot. La moyenne, l’écart-type et le maximum des erreurs absolues sont améliorés par rapport au modèle nominal en passant respectivement de 2.628 mm, 1.087 mm et 6.282 mm à 0.207 mm, 0.087 mm et 0.481 mm après étalonnage. En terminant, une brève comparaison avec les différentes méthodes d’étalonnage existantes est réalisée. Cela permet de constater que la performance associée à la nouvelle méthode d’étalonnage est similaire, quoique légèrement inférieure, à celle offerte par la méthode la plus courante qui utilise un laser de poursuite portable, un appareil de mesure beaucoup plus dispendieux.