Kinematická kalibrace a optimalizace pohybu průmyslového robotu

Abstract

Tato práce se skládá ze dvou částí. V první části se zaměřujeme na kalibraci kinematiky robotické sestavy, která se skládá z robota YASKAWA GP 180-120 a lineárního pojezdu, na který je robot přidělán. Robotická sestava je určena k automatickému stavění zdí. Úkolem kalibrace je zjistit, zda je přesnost robota dostatečná pro úlohu, kterou plní a pokud tomu tak není, zjistit, jak je možné chybu snížit kalibrací modelu sestavy. Kalibrací jsme zjistili chybu robota a se zákazníkem jsme zhodnotili, že chyba robota je dostatečná pro úlohy, které vykonává. Připojením robota k pojezdu se robotická sestava stala redundantní, tedy disponuje nadbytečným stupněm volnosti. Druhá část práce se zabývá optimalizací pohybu robota na pojezdu. Úkolem je zrychlit stavbu zdi pohybem robota na pojezdu a zároveň se vyhýbat singulárním polohám. Pro plánování pohybu robota po pojezdu jsme vyvinuli optimalizační metodu, která využívá jako proměnné redundantní souřadnice robota na sedmé ose. Po odstranění redundance je pak možné analyticky vypočítat inverzní kinematiku. Plánování pohybu jsme rozdělili na plánování robota běžnými metodami a pohyb robota na sedmé ose. Optimalizací se povedlo zrychlit pohyby při stavbě zdi o 12%.

This work consists of two parts. The first part focuses on the kinematic calibration of a robotic system comprising a YASKAWA GP 180-120 robot and a linear axis to which the robot is attached. The robotic system is designed for automatic wall construction. The objective of the calibration is to determine, whether the robot's accuracy is sufficient for its task and, if not, to identify how the calibration of the system model can reduce the error. Through calibration, we identified the robot's acuracy and, in collaboration with the customer, assessed that the acuracy is acceptable for the performed tasks. By connecting the robot to the linear axis, the robotic system became redundant, meaning it has an excess degree of freedom. The second part addresses the optimization of the robot's motion on the linear axis. The goal is to accelerate wall construction through the robot's movement on the linear axis while avoiding singular positions. For the planning of the robot's motion on the linear axis, we developed an optimization method utilizing the redundant seventh axis as variables. After removing the redundancy, it is then possible to analytically calculate the inverse kinematics. The motion planning was divided into planning the robot using conventional methods and the motion of the robot on the seventh axis. Through optimization, the movements of brick laying have been accelerated by 12%.