随着智能制造业的不断发展，机器人在工业制造中的优势越来越显著，伴随这股技术革新的潮流，我国工业领域的机器人使用范围逐年增广，机器人各项技术也随之突飞猛进。一般情况，厂家在提供机器人的时候会给出定位精度、重复精度、尺寸及负载等主要参考指标，用户在这些指标的指导下对产品进行选择，再根据用户的实际使用情况进行现场编程，以满足不同的用户需求。在这些指标中，定位精度无疑是一个重要的指标，厂家在设计一款产品的时候根据模型计算出机器人末端固定装置的定位精度，在产品出厂前也会按照各项标准对产品进行测试和校准。特别在高精度应用的场合，一些厂家，如 ABB、KUKA 等，还会在常规产品的基础上提供高精度版，以满足用户的高性能需求。但是，工业生产环境是相对复杂的，在复杂环境下，一款机器人是否能够保持出厂性能，或者对突变的环境或状况进行自适应呢?因此，对机器人定位精度的检测也成为了用户关心的一个问题。另外，在一些应用场合，机器人末端的位置信息本身也需要作为系统的反馈信息，这就对定位精度提出了更高的要求。
定位精度检测方法
机器人精度的测试国际上有一系列的标准，比如国际认可的 ISO9283 - 1998 和 ANSI/RIA R15.05 标准，有一些厂家，还会额外为自己的高性能产品制定更严格的标准。不论采用哪种标准，都需要采用相应的方法以实现性能的测试。由于工业机器人的使用状况及操作环境复杂多样，根据不同的用户需求以及安装后不同的环境要求，需要专业人士进行现场在线编程，也就是说，实际情况与标准设计情况很可能会很不一样。为了解决这一问题，在机器人产品实际进行安装之后，甚至在有的应用场合机器人使用过程中，都需要对机器人本身定位、TCP 及末端固定装置的位置进行精确的测试。
基于线缆的测试方法
要完成精度的测试，实际就是要记录空间的位置变换信息与机器人本身程序设置之间的关系，从而换算得出机器人系统的定位精度。以Dynalog公司的机器人标定系统为例，图1是标定系统示意图。
该系统通过安装在机器人末端法兰上的适配器与地面测试硬件上安装的适配器之间的线缆长度变换关系，来不间断的记录机器人末端固定装置的空间位置变化情况，并将位置变化情况与机器人系统设计参数相比较，通过计算，获得机器人系统的定位精度。当然这套系统，在获得定位精度的基础上，还可以通过Dynalog的软件对机器人的参数进行优化，以达到提高性能的目的。
这种基于线缆的测试方法，能够满足高定位性能的要求，但由于安装线缆适配器，在实际应用场合往往无法满足机器人多自由度工作的要求，产生碰撞等问题。另外，在某些复杂应用场合，机器人末端固定装置本身也是一个动态装置，这就难以利用线缆长度进行记录了。因此，这种方法适用于前期的定位精度校准，不适用于实时定位精度的测试。
基于激光跟踪仪的检测方法
众所周知，激光跟踪仪的精度高，性能稳定，原理简单，因此采用激光跟踪仪对机器人系统进行定位精度的测试应用广泛。在测试准备阶段，将激光跟踪仪的靶球安装在机器人末端固定装置上，根据固定装置的类型，可以放置多个靶球避免遮挡情况，以获得精确位置信息。在测试过程中，激光跟踪仪实时跟踪靶球的空间位置轨迹，并记录下来，从而计算获得机器人的定位精度。由于激光跟踪仪获取数据的实时性，可以将空间信息直接传递给机器人系统，对系统性能进行实时修正，因此激光跟踪仪可以满足实时定位精度测试的需求。当然，靶球的安装一般采用的都是强磁体吸附，用户选择时需要避免不适用强磁体的应用环境。
基于机器视觉的检测方法
近年来对机器视觉的研究不断深入，其应用范围也日益广泛，在机器人系统中，机器视觉常作为系统的重要组成部分，成为机器人的“眼睛”，帮助机器人获取外部信息。随着机器视觉技术的不断革新，其高精度、高效率的空间定位能力突显，不少研究单位及生产厂家将其应用在定位精度的测试与校准方面。
与之前的两个方法相比较，机器视觉的检测方法设备相对简单，避免了碰撞、遮挡等检测常见问题，将高性能的工业相机安装在机器人上，在运动过程中，通过对图像进行分析，进行坐标系的变换，获得机器人的位置、角度等信息，从而实现定位精度的检测。同样的由于其图像获取的实时性，能够反馈给机器人系统进行实时定位精度的优化。但是，受限于图像处理的算法，机器视觉无法达到激光跟踪仪的定位精度，工业相机的性能也会受到使用环境的影响，因此其在定位精度检测方面的使用范围不如激光跟踪仪广，但其性价比的优势明显，可以作为辅助检测的主要手段。
除了以上三种方法之外，基于姿态传感器的机器人末端定位检测方法也有研究与应用，但是其精度较差，在定位精度的检测方面使用不广泛。
总结
机器人的应用已不再局限在特殊行业，在工博会上除了夺人眼球，其已经在智能制造、医疗领域、娱乐行业等行业获得了广泛应用，对其性能要求也逐渐提高。本文就机器人的主要指标之一，定位精度的测试方法进行了梳理，比较了各种方法的特点、优劣与应用场合。
《机器人定位精度的检测方法》来源：《中国科技信息》，作者：唐懿文。
