절대 위치 정확도 편차

개요

산업용 로봇이 작업을 수행할 때 위치 결정 능력이 중요합니다. 이는 로봇 성능을 측정하는 핵심 지표 중 하나입니다. 로봇의 위치 정밀도는 주로 절대 정밀도와 반복 정밀도 두 가지 측면으로 나뉩니다.

절대 정밀도는 로봇 손목이 실제 도달한 위치와 자세, 그리고 도달해야 할 이상적인 위치와 자세 간의 차이를 의미합니다. 이는 기준 좌표계에 대한 절대적 측정으로, 로봇 시스템 전체의 위치 결정 정확도를 반영합니다. 로봇에게 목표 위치 자세 명령을 보낼 때, 로봇이 최종적으로 도달하는 실제 위치 자세와 이론적 목표 위치 자세 사이의 편차가 바로 절대 정밀도 오차입니다.

반복 정밀도는 동일한 운동 위치 자세 명령 하에서 로봇이 연속적으로 여러 번 수행하는 운동 궤적 사이의 오차 측정을 의미합니다. 로봇이 특정 위치 자세 지정 명령을 반복 실행할 때, 매번 이동하는 거리가 동일하지 않고 평균값 주변에서 변동하며, 이 평균값은 절대 정밀도를 나타내고 변동 폭은 반복 정밀도를 나타냅니다. 이 지표는 로봇 시스템의 안정성과 일관성을 반영합니다. 절대 정밀도에 편차가 있더라도, 로봇의 매번 편차가 비교적 일관적이라면 그 반복 정밀도는 여전히 높을 수 있습니다.

절대 정밀도에 영향을 미치는 주요 요인

기계 구조의 제조 정밀도: 관절 간극의 크기가 전달 정밀도에 직접적으로 영향을 미치며, 전동 시스템의 감속기, 커플링 등 부품의 제조 오차는 누적 효과를 발생시킵니다. 기계 팔 자체의 강성 부족은 하중 작용 하에서 변형을 발생시킵니다. 이러한 물리적 특성들이 함께 로봇의 기본 위치 결정 능력 상한선을 결정합니다.
제어 시스템의 정밀도: 엔코더의 분해능이 위치 자세 피드백의 정밀도를 결정하며, 분해능이 높을수록 위치 자세 검출이 정확해집니다. 제어 알고리즘의 수치 계산 정밀도, 보간 알고리즘의 정확성, 서보 시스템의 동적 응답 특성이 모두 최종 위치 정밀도에 직접적으로 영향을 미칩니다. 특히 다축 연동 시 각 축의 제어 오차가 중첩 효과를 발생시킬 수 있습니다.
환경 요인: 온도 변화로 인한 열팽창과 수축이 로봇의 기하학적 치수와 관절 매개변수를 변화시키며, 특히 대형 로봇에서 이러한 영향이 더욱 명백합니다. 작업 현장의 진동은 로봇의 안정성을 방해하고, 전자기 간섭은 엔코더 신호와 제어 시스템의 정상 작동에 영향을 줄 수 있어 간접적으로 위치 정밀도에 영향을 미칩니다.

절대 정밀도 향상 방법

로봇 교정: 교정을 통해 운동학 매개변수 오차를 식별하고 보상하며, 링크 길이, 관절 오프셋, 전동비 등 매개변수 편차를 포함합니다. 현대 산업용 로봇은 일반적으로 교정 기능을 갖추고 있어 실제 필요에 따라 재교정을 통해 정밀도를 복원할 수 있습니다.
외부 센서 폐루프 제어: 비전 시스템, 레이저 거리 측정 등 고정밀 센서를 이용하여 로봇 위치 자세를 실시간으로 모니터링하고 폐루프 피드백 제어를 형성합니다. 이 방법은 시스템 오차를 실시간으로 보상할 수 있어 고정밀 응용 분야에 특히 적합합니다.
정기적인 유지보수: 규범적인 유지보수 계획을 수립하여 마모된 기계 부품을 적시에 교체하고, 전동 시스템의 양호한 윤활을 유지하며, 제어 시스템의 안정적인 운영을 보장합니다.