Riassunto analitico
Al giorno d’oggi, sempre più spesso si opta per l’utilizzo dei robot nel campo industriale; questa scelta è giustificata da molti vantaggi, quali l'aumento della flessibilità operativa e la possibilità di lavorare parti di grandi dimensioni. Tuttavia, nel campo dell’alta precisione, l’applicazione dei robot vede ancora delle limitazioni, in particolare quando l’accuratezza di posizionamento diviene un aspetto fondamentale per il processo. Per migliorare questa caratteristica, vengono utilizzati diversi metodi, tra i quali anche sistemi di calibrazione offline basati su modelli empirici per la correzione della cinematica e della cedevolezza della struttura del robot. I miglioramenti, tuttavia, non possono essere ottenuti sull’intero spazio lavorativo del robot, in quanto gli errori dipendono dalla sua configurazione. In questo lavoro di tesi si è voluto definire una procedura generale per la misura dell’accuratezza di posizionamento. La valutazione delle performance segue quanto riportato nella norma ISO 9283. Nella tesi vengono presentati i risultati ottenuti da una serie di esperimenti con diverse condizioni di lavoro e parametri operativi. Gli esperimenti, effettuati con un ‘Kuka KR210 R2700 prime’, giustificano la ricerca di metodi alternativi per incrementare il grado di accuratezza. Per compensare l’errore del robot è stato progettato un sistema di controllo di moto, che verrà testato in futuro tramite il pacchetto ‘Robot Sensor Interface’ della Kuka. Le correzioni alla traiettoria verranno processate da un PC industriale grazie ad un’applicazione sviluppata a questo scopo, che riceverà in ingresso la lettura della posizione da un laser tracker Faro. Nella tesi vengono fornite descrizioni dettagliate degli strumenti hardware e software coinvolti, accompagnate da approfondimenti sull’algoritmo e sulla procedura di compensazione. L’analisi dei risultati finora conseguiti conferma la validità della procedura operativa.
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Abstract
Industrial Robots (IRs) have been increasingly employed in industry due to their flexibility, high degree of automation and extended operability. The IRs low absolute position accuracy, however, limit their application in high precision fields, namely where path tracking errors assume importance for the process. Common approaches to increase the position accuracy consider offline calibrations which are based on empirical kinematic and stiffness compensation models. However, improvements cannot be obtained in the whole working space since errors vary based on the specific position and IR posture. To overcome this restriction and further extend the IR performance, this thesis presents an online path compensation approach that enables precise tracking of spatial paths. The performances of the robot are evaluated according to ISO 9283. In this thesis, a new methodology adapted from other researches is proposed. Experiments conducted on a ‘KUKA KR210 R2700 prime’ confirmed the low positional accuracy as expected. The motion control system is tested on the Kuka KR C4 platform exploiting the robot sensor interface package, which allows real-time communication with external devices. The path corrections are processed on an industrial PC by means of a purposely developed application which receives as input the position feedback signal from a FARO laser tracker. Detailed descriptions of the hardware and software tools are provided, along with in-depth discussions of the compensation algorithm and procedure. Results analysis confirmed the validity of the methodology for estimating accuracy performances of IRs.
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