文 | 伯朗特机器人
为什么机器人无法按照它的重复定位精度精准执行任务？
为什么机器人不听话，布置的作业有偏差？
……
在机器人运动控制系统中，各类坐标系的偏差是影响机器人运动精度和重复定位能力的关键因素。以下是对各类坐标系偏差的详细分析：
一、基坐标基坐标是所有坐标系的基准，是机器人运动学模型建立的起点。在软件上构建运动学模型时，如果基坐标系的设定不准确，将会导致整个系统的误差累积。这种误差在后续的调试和使用过程中可能不易被察觉，因为软件内部可能已经进行了相应的补偿处理。然而，这并不意味着基坐标的设定可以忽视，因为任何微小的偏差都可能对机器人的运动精度产生重大影响。
二、DH坐标DH坐标（Denavit-Hartenberg坐标）是每个轴旋转的基准，用于描述机器人各关节之间的相对位置和姿态。在软件上建立机器人运动学模型时，如果DH坐标系的方向设置错误，或者连杆参数（如长度、偏距、扭转角等）不正确，将会导致齐次变换矩阵的计算出现错误。这种错误将直接影响机器人的运动轨迹和姿态，尽管在调试和使用过程中可能由于软件内部的补偿机制而不易被发现，但长期来看，将对机器人的运动精度和稳定性产生不利影响。
三、关节坐标关节坐标是关节运动的基准，与各个轴的减速比、原点位置等参数密切相关。如果关节坐标系与实际值存在误差，将会导致关节运动的不准确。这种不准确可能表现为关节运动的滞后、超前或抖动等现象，严重影响机器人的运动精度和稳定性。为了避免这种情况的发生，通常在机器人出厂前会使用高精度的激光标定仪器对关节坐标系进行精确校准，确保关节运动的准确性。
四、世界坐标世界坐标是直线运动的基准，与减速比、原点位置、连杆参数等因素有关。如果世界坐标系与实际值存在误差，将会导致机器人直线运动的不准确，进而影响末端执行器的姿态保持。这种不准确可能表现为末端执行器的偏摆、倾斜或偏移等现象，严重影响机器人的作业效果和安全性。因此，在机器人出厂前，同样需要使用激光标定仪器对世界坐标系进行精确校准，确保直线运动的准确性。
五、工作台坐标工作台坐标与世界坐标类似，也是用于描述机器人在工作台上的相对位置和姿态。如果工作台坐标系与实际值存在误差，将会导致机器人无法沿着设定的工作台面进行准确的直线运动。这种不准确可能表现为机器人在工作台上的偏移、偏摆或无法到达指定位置等现象，严重影响机器人的作业效率和准确性。因此，在机器人与工作台集成时，需要对工作台坐标系进行精确校准。
六、工具坐标工具坐标是描述工具末端相对于机器人基坐标系的位置和姿态的基准。如果工具坐标系与实际值存在误差，将会导致在姿态变换过程中，无法以标定的末端点为基准进行精确的轨迹运动。这种不准确可能表现为工具在作业过程中的偏摆、倾斜或无法准确到达指定位置等现象，严重影响机器人的作业精度和效率。在需要高精度工具坐标的场合，可以采用23点法校准工具和原点，以提高整体的运动精度。这种方法通过在不同的位置和姿态下进行多次测量和校准，确保工具坐标系的精确性，从而提高机器人的作业精度和重复定位能力。
各类坐标系的偏差对机器人的运动精度和重复定位能力具有重要影响。因此，在机器人系统的设计、制造和调试过程中，需要高度重视各类坐标系的校准和精度控制工作，确保机器人能够准确、稳定地完成各项作业任务。
