Calibração de um robô serial espacial 6R utilizando teoria de helicoides

Abstract

A calibração de robôs é uma técnica fundamental para a melhoria de desempenho de posicionamento do efetuador final, garantindo exatidão necessária para a realização de determinadas tarefas. Tal técnica se fun-damenta na estimativa de parâmetros cinemáticos do mecanismo através de diversas medições do efetuador final com um equipamento de medi-ção que pode fornecer resultados de postura e/ou orientação. Na primei-ra etapa do trabalho, realiza-se a simulação da calibração na qual adicionam-se ao modelo cinemático erros geométricos nas juntas, nos elos e na postura final do robô para se obter posturas com erros que simulam medições reais. Com os parâmetros estimados, atualizam-se os parâmetros de forma a reduzir tais erros impostos. Na segunda parte, realiza-se o procedimento em um robô industrial serial de 6 juntas de revolução do tipo antropomórfico medindo sua postura através de uma flange de medição com três furos não colineares e coplanares de modo a determinar um sistema de referência intermediário capaz de relacionar a postura medida em relação à base do sistema robótico. Tais medições são realizadas através de uma máquina de medir por coordenadas portátil. O objetivo desta dissertação é aplicar uma metodologia de calibração para robôs de arquitetura de controle fechada através dos seguintes passos: geração de um modelo cinemático; medições e simulação de postura com erro; estimativa de parâmetros cinemáticos e correção. A avaliação de desempenho do robô é feita antes e depois da calibração final. Com isso os resultados apresentam melhorias no desempenho do robô em relação aos erros iniciais.

Abstract : The robot calibration is a fundamental technique for the end effector positioning performance enhancement, ensuring the accuracy required to perform certain tasks. This technique is based on the estimation of kinematics parameters of the mechanism through several measurements of the end effector with a measuring equipment that can provide position and/or orientation results. In the first stage of the work, the calibration simulation is performed in which the geometrical error of the joints, links and final pose of the end effector are added to the kinematic model, giving robot pose with errors that simulate real measurements. With the parameters estimated, they are updated in order to reduce such imposed errors. In the second part, the procedure is performed in a serial anthropomorphic robot with 6 revolute joints. Its posture is measured through a measuring flange with three non-collinear and coplanar holes in order to determine an intermediate reference frame. These measurements are done with a portable coordinate measuring machine. The goal of this master thesis is apply a methodology for robots with closed control architecture systems, such as: the generation of a kinematic model; the measurements or simulation of posture with errors; the estimation of the kinematics parameters and correction. The performance evaluation of the robot is done before and after the final calibration. The final results show improvements in robot performance compared to initial errors.