什么是工業(yè)機器人TCP？

為了描述一個剛體在空間的位姿涌遏，需在物體上固連一個坐標系担戏，然后確定該坐標系位姿（原點位置和三個坐標軸姿態(tài)），即需要6個DOF來完整描述該剛體的位姿［1］哼沃。對于工業(yè)機器人翩汰，需要在末端法盤安裝工具（Tool）來進行作業(yè)。為了確定該工具（Tool）的位姿床候，在Tool上綁定一個工具坐標系TCS （Tool Coordinate System）溃耸，TCS的原點就是TCP（Tool Center Point，工具中心點）佛或。在機器人軌跡編程時譬功，需要將TCS在其他坐標系的位姿記錄到程序中執(zhí)行。TCP類型的有：常規(guī)TCP弧跑，固定TCP奋隶，動態(tài)TCP。

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常規(guī)TCP：隨機器人本體一起運動

工業(yè)機器人一般都事先定義了一個TCS悦荒，TCS的XY平面綁定在機器人第六軸的法蘭盤平面上唯欣，原點則與法蘭盤中心重合。雖然可以直接使用默認的TCP搬味，但是在實際使用時境氢，比如焊接，用戶通常把TCP點定義到焊絲的尖端（實際上是焊槍tool的坐標系在tool0坐標系的位姿）碰纬，那么程序里記錄的位置便是焊絲尖端的位置萍聊，記錄的姿態(tài)便是焊槍圍繞焊絲尖端轉動的姿態(tài)问芬。

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固定TCP

將TCP定義為機器人本體以外靜止的某個位置。常應用在涂膠上寿桨，膠罐噴嘴靜止不動此衅，機器人抓取工件移動。其本質是一個工件坐標亭螟。

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動態(tài)TCP

隨著更復雜的應用挡鞍，TCP可以延伸到機器人本體軸外部（外部軸），應用在TCP需要相對法蘭盤做動態(tài)變化的場合预烙。

隨著工業(yè)的發(fā)展進程胀爸，工業(yè)自動化技術逐漸成熟。越來越多的高精密千荡、高復雜程度的制造工業(yè)對生產精度提出了更高的需求锌德，這大大推動了工業(yè)生產中機器人的使用。

TCP精度測試原因

隨著全球工業(yè)自動化生產的持續(xù)升級骏庙，作為生產自動化主要實現手段之一的工業(yè)機器人在工業(yè)生產中得到了越來越廣泛的應用俩堡，不僅已廣泛應用于搬運、噴漆辣棉、焊接等作業(yè)氏诽，而且也開始應用于諸如自動裝配、尺寸檢測等超精密作業(yè)≌福現在機器人廠家生產的機器人重復定位精度比較高壳凳，絕對定位精度卻很低，僅為毫米級扮人，無法達到高精度加工的要求浆左。

TCP精度測試分析依據

在機器人加工、裝配過程中不可避免地要產生誤差训措，機器人作業(yè)過程中的磨損也會使運動副間產生間隙伪节，而且實際構件都具有彈性，高速運動時在慣性力绩鸣、重力和外力作用下勢必會產生彈性變形和震動等問題怀大。工業(yè)機器人是由運動學模型（如圖1所示）控制的，在運動學模型中所導致的的結構參數是設計值呀闻，這與實際結構參數之間不可避免地存在誤差化借，導致機器人無法嚴格按照預期位姿要求進行運動，直接測量這些結構參數往往很困難捡多。

不過蓖康，這些結構參數誤差必定會通過一定的形式反映出來，最直接的體現就是末端執(zhí)行器的TCP精度垒手。測試機器人末端執(zhí)行器的TCP精度能推導機器人的誤差源蒜焊，然后通過啟帆精度分析離線軟件仿真（如圖2所示）分析倒信，可以清楚的發(fā)現誤差對機器人末端執(zhí)行器的影響，根據離線仿真分析山涡，合理的分配與控制各個影響因子可達到提高機器人末端執(zhí)行器的運行精度的目的堤结。

TCP精度的檢測

根據機器人誤差源的分析，如何檢測得到有效的處理數據是TCP精度測試過程中一個重要的環(huán)節(jié)爱饲，工業(yè)機器人精度的測量是提高TCP精度的一個極其重要的因素，它是結構參數辨認精度宿闯。任何一個測量過程都是包括測量對象乳嘁、計量單位、測量方法和測量精度這四個要求危厕。要準確可靠地進行測量寻适，必須對這四個要素進行全面的分析、正確的選用稻扔。因此凤婆，制定正確的檢測方案是關鍵，影響著整個TCP精度測試的分析

激光跟蹤儀具有高分辨率伞下，工作空間大非畜，非接觸測量等優(yōu)點。同時辛蕊，使用激光跟蹤儀標定機器人不再需要其他的測量工具亦弛，省去了標定測量工具的繁瑣。通過激光跟蹤儀的檢測得到的數據同衣，處理可得到機器人的連桿參數竟块，減速比和形位結構等，然后根據軟件程序對TCP檢測試驗的數據分析處理耐齐。

TCP精度測試結果

從機器人自身的運動約束出發(fā)浪秘，識別和構建機器人運動學模型坐標系，通過位姿測量的方式埠况，以機器人末端的實際位姿與其名義位姿之差值作為參數辨識程序的輸入耸携，根據建立的靜態(tài)位姿誤差模型計算得到了機器人運動學參數的誤差，進而對機器人控制程序中的運動學參數進行了修正询枚，獲得了末端位姿與關節(jié)變量的精確變換违帆，提高了機器人的TCP精度。

為了檢測TCP精度提高的效果金蜀，在空間不同位置排放標定桿刷后，通過空間不同定點位置姿態(tài)的改變，觀察末端執(zhí)行器相對定點偏移量的大小渊抄，作為評定機器人末端執(zhí)行器的TCP精度的依據尝胆，測試效果如下所示丧裁，可以看出啟帆機器人TCP精度測試效果無疑完全達到了要求！

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