、边界条件等，对相关工况进行分析。在实际实施的时候，对图2机器人模型建立有限元模型，设置热边界条件及载荷，对机器人本体进行热瞬态分析，得到机器人各连杆及传动装置热变形矢量随温度变化规律。之后，如图3所示，得到机器人D-H模型参数连杆长度％、连杆扭角CI1、两连杆距离Cli的值随温度变化的规律S1，其获取的是几个参数值随温度变化的曲线或表格。
[0021]然后，对先前仿真结果进行后处理，获取相关场变量或历史变量分析结果。具体来说，用统计软件对机器人虚拟仿真结果81进行滤波、平滑等处理，得到机器人连杆长度a 1随温度变化的曲线sn，机器人连杆扭角a i随温度变化的曲线s 12，机器人两连杆距离Cli随温度变化的曲线s13。换句话说，依托于CAE分析软件设置好分析结果的种类，CAE后处理软件中即可查看分析结果，如查看某个零件整体变形量分布情况(场变量)；零件某一位置变形量随温度变化情况(历史变量)。
[0022]接着，对机器人样机进行物理试验。在此期间，通过温度传感器反馈现场温度变化，通过位移(角度)传感器采集机器人D-H模型参数，得到D-H模型参数得到机器人D-H模型参数连杆长度％、连杆扭角CI1、两连杆距离Cli的值随温度变化的规律s2。并且，物理试验设置好试验条件，将温度传感器或位移传感器安装在指定位置，采集某个零件整体变形分析布情况(场变量)；零件某一位置变形量随温度变形情况(历史变量)。
[0023]随后，进行机器人样机物理试验后处理，得到相关场变量或历史变量的分析结果。具体来说，可以通过统计软件对之前机器人样机物理试验结果&进行滤波、平滑等处理，得到机器人连杆长度％随温度变化的曲线s 21，机器人连杆扭角a i随温度变化的曲线s 22，机器人两连杆距离Cli随温度变化的曲线s 23。
[0024]紧接着，通过离线数据关联机器人精度，将前序的分析结果进行数据关联，完成离线标定。在此期间，对先前处理后的数据进行关联，总结得到转换经验公式。并且，机器人物理试验只需做一次即可。也就是说，在实际实施的时候，针对不同型号的机器人不再需做物理试验，在得到机器人虚拟仿真结果后，再用经验公式进行离线数据关联，得到机器人本体变形矢量对温度的变化曲线S，进行器人动态精度补偿即可。
[0025]就本发明一较佳的实施方式来看，采用的动态补偿机器人精度过程为，令机器人在线作业时动态识别不同工况，调用离线标定机器人精度结果。在实施时，将机器人本体变形矢量对温度的变化曲线S，读入机器人并动态反馈调整机器人D-H模型参数值，这样，保证机器人的重复定位精度，提高机器人的绝对定位精度，不需要额外做精度标定。
[0026]通过上述的文字表述可以看出，采用本发明后有如下优点:
(I)保证机器人重复定位精度。可利用CAE仿真离线标定机器人精度，能够保证机器人的重复定位精度至0.1mm以内。
[0027](2)提高机器人绝对定位精度。利用CAE仿真离线标定机器人精度，能够提高机器人的绝对定位精度。
[0028](3)提高机器人作业效率。离线标定后，机器上在线作业过程中不需要再标定，机器人能够自动识别工况，调用相应机器人离线标定结果，提高机器人在线作业的效率。
[0029](4)降低成本。利用CAE仿真离线标定机器人后，机器人线上作业不再需要使用任何标定参考物及复杂的标定软件。
【主权项】
1.基于CAE仿真的离线标定机器人精度方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤①，对机器人样机精度进行损失评估，获取精度损失来源； 步骤②，进行机器人样机CAE虚拟仿真； 步骤③，对步骤②的仿真结果进行后处理，获取相关场变量或历史变量分析结果； 步骤④，对机器人样机进行物理试验； 步骤⑤，进行机器人样机物理试验后处理，得到相关场变量或历史变量的分析结果； 步骤⑥，通过离线数据关联机器人精度，将前序的分析结果进行数据关联，完成离线标定; 步骤⑦，动态补偿机器人精度，令机器人在线作业时动态识别不同工况，调用离线标定机器人精度结果。
2.根据权利要求1所述的基于CAE仿真的离线标定机器人精度方法，其特征在于:所述的步骤①中，在指定工况下，评估机器人样机在线作业精度损失来源，所述的指定工况至少包括温度参数或是重力参数中的一种或是多种，所述的在线作业精度损失来源包括构成温度变化或是机器人负载中的一种或是多种。
3.根据权利要求1所述的基于CAE仿真的离线标定机器人精度方法，其特征在于:所述的步骤②中，通过步骤①的精度损失来源，建立机器人CAE仿真模型，对相关工况进行分析，所述建立机器人CAE仿真模型为，通过CAE前处理软件划分机器人三维模型网格，模型内容至少包括机器人杆件和连接结构的模型、约束、边界条件中的一种或是多种。
4.根据权利要求1所述的基于CAE仿真的离线标定机器人精度方法，其特征在于:所述的步骤③中，对步骤②的仿真结果进行滤波、平滑处理，得到机器人连杆长度随温度变化的曲线，获取机器人连杆扭角随温度变化的曲线，获取机器人两连杆距离随温度变化的曲线。
5.根据权利要求1所述的基于CAE仿真的离线标定机器人精度方法，其特征在于:所述的步骤④中，进行机器人样机本体热变形物理试验，通过温度传感器反馈现场温度变化，通过位移传感器采集机器人D-H模型参数，得到机器人D-H模型参数连杆长度、连杆扭角、两连杆距离的值随温度变化的规律。
6.根据权利要求1所述的基于CAE仿真的离线标定机器人精度方法，其特征在于:所述的步骤⑤中，采用统计软件对步骤④机器人样机物理试验结果进行滤波、平滑处理，得到机器人连杆长度随温度变化的曲线，获取机器人连杆扭角随温度变化的曲线，获取机器人两连杆距离随温度变化的曲线。
7.根据权利要求1所述的基于CAE仿真的离线标定机器人精度方法，其特征在于:所述的步骤⑥中，对步骤③与步骤⑤的后处理数据进行关联，将CAE仿真结果与物理试验结果进行比对，并修改CAE仿真结果，总结得到转换经验公式，通过经验公式进行离线数据关联，得到机器人本体变形矢量对温度的变化曲线，用于后续的机器人动态精度补偿。
8.根据权利要求1所述的基于CAE仿真的离线标定机器人精度方法，其特征在于:所述的步骤⑦中，将机器人本体变形矢量对温度的变化曲线读入机器人并动态反馈调整机器人D-H模型参数值。
【专利摘要】本发明涉及一种基于CAE仿真的离线标定机器人精度方法，其特点是，对机器人样机精度进行损失评估，获取精度损失来源。通过机器人样机CAE虚拟仿真。来获取相关场变量或历史变量分析结果。并且，通过对机器人样机进行物理试验，得到相关场变量或历史变量的分析结果。最终，通过离线数据关联机器人精度，并实现动态补偿。由此，保证机器人重复定位精度，也能提高机器人绝对定位精度。并且，在降低成本的同时，提高机器人作业效率。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104820737
【申请号】CN201510195459
【发明人】张一丁, 卞大超, 宋孚群, 王岩, 刘铎, 王浩田, 张冬运, 张敏
【申请人】苏州北硕检测技术有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月23日