การปรับเทียบหุ่นยนต์เป็นกระบวนการที่ใช้เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของหุ่นยนต์ โดยเฉพาะหุ่นยนต์อุตสาหกรรมซึ่งมีความสามารถในการทำซ้ำสูงแต่ไม่แม่นยำ การปรับเทียบหุ่นยนต์เป็นกระบวนการระบุพารามิเตอร์บางอย่างในโครงสร้างจลนศาสตร์ของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม เช่น ตำแหน่งสัมพัทธ์ของข้อต่อหุ่นยนต์ ขึ้นอยู่กับประเภทของข้อผิดพลาดที่จำลอง การปรับเทียบสามารถจำแนกได้เป็นสามวิธีที่แตกต่างกัน การปรับเทียบระดับ 1 จำลองเฉพาะความแตกต่างระหว่างค่าการกระจัดของข้อต่อจริงและที่รายงาน (เรียกอีกอย่างว่าการปรับแต่ง) การปรับเทียบระดับ 2 หรือที่เรียกว่าการปรับเทียบจลนศาสตร์ เกี่ยวข้องกับการปรับเทียบหุ่นยนต์ทางเรขาคณิตทั้งหมด ซึ่งรวมถึงค่าชดเชยมุมและความยาวข้อต่อ การปรับเทียบระดับ 3 หรือที่เรียกว่าการปรับเทียบที่ไม่ใช่จลนศาสตร์ จำลองข้อผิดพลาดอื่น ๆ นอกเหนือจากค่าเริ่มต้นทางเรขาคณิต เช่น ความแข็ง ความยืดหยุ่นของข้อต่อ และแรงเสียดทาน บ่อยครั้งที่การปรับเทียบระดับ 1 และระดับ 2 เพียงพอสำหรับความต้องการในทางปฏิบัติส่วนใหญ่^{[ 1 ] [ 2 ]}

การปรับเทียบหุ่นยนต์แบบพาราเมตริกเป็นกระบวนการในการกำหนดค่าจริงของ พารามิเตอร์ จลนศาสตร์และพลศาสตร์ ของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (IR) พารามิเตอร์จลนศาสตร์อธิบายตำแหน่งและทิศทางสัมพัทธ์ของข้อต่อและส่วนต่างๆ ในหุ่นยนต์ ในขณะที่พารามิเตอร์พลศาสตร์อธิบายมวลของแขนและข้อต่อ รวมถึงแรงเสียดทานภายใน^{[ 3 ]}

การปรับเทียบหุ่นยนต์แบบไม่ใช้พารามิเตอร์ช่วยหลีกเลี่ยงการระบุพารามิเตอร์ เมื่อใช้กับหุ่นยนต์แบบอนุกรม การปรับเทียบแบบนี้จะอาศัยการชดเชยข้อผิดพลาดที่แมปไว้ในพื้นที่ทำงานโดยตรง เมื่อใช้กับหุ่นยนต์แบบขนาน การปรับเทียบแบบไม่ใช้พารามิเตอร์สามารถทำได้โดยการแปลงพื้นที่การกำหนดค่า

การปรับเทียบหุ่นยนต์สามารถปรับปรุงความแม่นยำของหุ่นยนต์ที่ตั้งโปรแกรมแบบออฟไลน์ ได้อย่างมาก หุ่นยนต์ที่ได้รับการปรับเทียบแล้วจะมีความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งทั้งแบบสัมบูรณ์และแบบสัมพัทธ์สูงกว่าหุ่นยนต์ที่ไม่ได้รับการปรับเทียบ กล่าวคือ ตำแหน่งจริงของปลายแขนหุ่นยนต์จะสอดคล้องกับตำแหน่งที่คำนวณจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของหุ่นยนต์ได้ดีกว่า ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งแบบสัมบูรณ์มีความสำคัญอย่างยิ่งในเรื่องการเปลี่ยนหุ่นยนต์และการตั้งโปรแกรมแบบออฟไลน์สำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง นอกจากการปรับเทียบหุ่นยนต์แล้ว การปรับเทียบเครื่องมือและชิ้นงานที่หุ่นยนต์ทำงานด้วย (ที่เรียกว่าการปรับเทียบเซลล์ ) สามารถลดความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นและเพิ่มความปลอดภัยของกระบวนการได้

มาตรฐานสากล ISO 9283 ^{[ 4 ]}กำหนดเกณฑ์ประสิทธิภาพที่แตกต่างกันสำหรับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและแนะนำขั้นตอนการทดสอบเพื่อให้ได้ค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสม เกณฑ์ที่สำคัญที่สุดและที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือความแม่นยำของตำแหน่ง (AP) และความสามารถในการทำซ้ำของตำแหน่ง (RP) ความสามารถในการทำซ้ำมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อหุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งคำสั่งด้วยตนเอง ("Teach-In") หากโปรแกรมหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นโดยการจำลอง 3 มิติ ( การเขียนโปรแกรมแบบออฟไลน์ ) ความแม่นยำสัมบูรณ์ก็มีความสำคัญเช่นกัน โดยทั่วไปแล้วทั้งสองอย่างจะได้รับผลกระทบในทางลบจากปัจจัยทางจลนศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการชดเชยข้อต่อและการเบี่ยงเบนในความยาวและมุมระหว่างข้อต่อหุ่นยนต์แต่ละส่วนจะมีผลกระทบ

มีความเป็นไปได้ต่างๆ ในการวัดตำแหน่งของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม เช่น การสัมผัสชิ้นส่วนอ้างอิง การใช้เซ็นเซอร์วัดระยะทางความเร็วเหนือเสียง การวัดด้วยเลเซอร์แบบอินเตอร์เฟอโรเมตรี กล้องวัดมุม เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ หรือการวัดด้วยเลเซอร์แบบสามเหลี่ยม นอกจากนี้ยังมีระบบกล้องที่สามารถติดตั้งในเซลล์ของหุ่นยนต์หรือที่แผ่นยึด IR และบันทึกตำแหน่งของวัตถุอ้างอิงได้ ระบบการวัดและการสอบเทียบผลิตโดยบริษัทต่างๆ เช่น Bluewrist, Dynalog, RoboDK, FARO Technologies, Creaform, Leica, Metris, Metronor, Wiest, Teconsult ^{[ 5 ]}และ Automated Precision

ข้อผิดพลาดของหุ่นยนต์ที่รวบรวมได้จากการวัดตำแหน่งสามารถลดลงได้ด้วยการปรับให้เหมาะสมเชิงตัวเลขสำหรับ การปรับเทียบ จลนศาสตร์จำเป็นต้องพัฒนารูปแบบจลนศาสตร์ที่สมบูรณ์ของโครงสร้างทางเรขาคณิต ซึ่งพารามิเตอร์ต่างๆ สามารถคำนวณได้โดยใช้การปรับให้เหมาะสมทางคณิตศาสตร์ พฤติกรรมของระบบโดยทั่วไปสามารถอธิบายได้ด้วยฟังก์ชันแบบจำลองเวกเตอร์ เช่นเดียวกับเวกเตอร์อินพุตและเอาต์พุต (ดูรูป) ตัวแปรk, l, m, nและอนุพันธ์ของตัวแปรเหล่านี้อธิบายมิติของปริภูมิเวกเตอร์แต่ละตัว การลดข้อผิดพลาดที่เหลืออยู่rเพื่อระบุเวกเตอร์พารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดpนั้นได้มาจากการหาผลต่างระหว่างเวกเตอร์เอาต์พุตทั้งสองโดยใช้บรรทัดฐานแบบยุคลิด

สำหรับการแก้ปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพทางจลนศาสตร์ วิธีการลดกำลังสองน้อยที่สุดมีความสะดวก เช่นวิธีการกึ่งนิวตัน ที่ดัดแปลง ขั้นตอนนี้จะให้พารามิเตอร์ทางจลนศาสตร์ที่แก้ไขแล้วสำหรับเครื่องจักรที่วัดได้ ซึ่งจากนั้นสามารถนำไปใช้เพื่ออัปเดตตัวแปรระบบในตัวควบคุมเพื่อปรับแบบจำลองหุ่นยนต์ที่ใช้ให้เข้ากับจลนศาสตร์จริงได้^{[ 6 ]}

ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมนั้นแตกต่างกันไปตามผู้ผลิต อายุ และประเภทของหุ่นยนต์ การใช้การปรับเทียบทางจลศาสตร์สามารถลดข้อผิดพลาดเหล่านี้ให้เหลือน้อยกว่าหนึ่งมิลลิเมตรในกรณีส่วนใหญ่ ตัวอย่างแสดงอยู่ในรูปทางด้านขวา

ความแม่นยำของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม 6 แกนสามารถปรับปรุงได้ถึง 10 เท่า^{[ 7 ]}

ความแม่นยำของหุ่นยนต์แบบขนานหลังจากการปรับเทียบแล้ว อาจต่ำถึงหนึ่งในสิบของมิลลิเมตร

ในภาคอุตสาหกรรม มีแนวโน้มทั่วไปในการทดแทนเครื่องมือกลและเครื่องจักรพิเศษด้วยหุ่นยนต์อุตสาหกรรมสำหรับงานผลิตบางอย่างที่ต้องการความแม่นยำสูง ซึ่งสามารถทำได้ด้วยหุ่นยนต์ที่ได้รับการปรับเทียบแล้ว การจำลองและการเขียนโปรแกรมแบบออฟไลน์ช่วยให้สามารถทำงานเขียนโปรแกรมที่ซับซ้อนได้ง่ายขึ้น เช่น การตัดเฉือนด้วยหุ่นยนต์ อย่างไรก็ตาม แตกต่างจากวิธีการเขียนโปรแกรมแบบสอน จำเป็นต้องมีความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำที่ดีด้วย

ในภาพแสดงตัวอย่างปัจจุบัน: การวัดแบบอินไลน์ในการผลิตรถยนต์ ซึ่ง "อุโมงค์วัด" ทั่วไปที่ใช้สำหรับการตรวจสอบ 100% ด้วยเซ็นเซอร์ราคาแพงจำนวนมาก ถูกแทนที่บางส่วนด้วยหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ติดตั้งเซ็นเซอร์เพียงตัวเดียว วิธีนี้ช่วยลดต้นทุนโดยรวมของเซลล์การวัดได้อย่างมาก นอกจากนี้ สถานียังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หลังจากการเปลี่ยนรุ่น โดยการตั้งโปรแกรมใหม่ง่ายๆ โดยไม่ต้องดัดแปลงทางกลไก

ตัวอย่างเพิ่มเติมของการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง ได้แก่ การพับขอบด้วยหุ่นยนต์ในกระบวนการผลิตตัวถังรถยนต์ การประกอบโทรศัพท์มือถือ การเจาะ การตอกหมุด และการกัดในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ และการใช้งานด้านการแพทย์ที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ

• ปัญหาการปรับเทียบมือและตา

• Tagiyev, N.; Alizade, R.: การวิเคราะห์การเคลื่อนที่ไปข้างหน้าและย้อนกลับสำหรับหุ่นยนต์แขนกลแบบขนาน 6 องศาอิสระ ใน: กลศาสตร์และทฤษฎีเครื่องจักร, เล่มที่ 29, ฉบับที่ 1, ลอนดอน 1994, หน้า 115–124
• Trevelyan, JP: การปรับเทียบหุ่นยนต์ด้วยตัวกรอง Kalmanการนำเสนอในการประชุมนานาชาติว่าด้วยหุ่นยนต์ขั้นสูงและวิชั่นคอมพิวเตอร์ (ICARCV96) ประเทศสิงคโปร์ ปี 1996
• NN: ISO 9283 - การควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรม เกณฑ์ประสิทธิภาพและวิธีการทดสอบที่เกี่ยวข้อง ISO, เจนีวา 1998
• Beyer, L.; Wulfsberg, J.: การสอบเทียบหุ่นยนต์เชิงปฏิบัติด้วย ROSY ใน: Robotica, เล่มที่ 22, เคมบริดจ์ 2004, หน้า 505–512
• Y. Zhang และ F. Gao, “การทดสอบการสอบเทียบแพลตฟอร์ม Stewart ,” การประชุมวิชาการนานาชาติ IEEE ว่าด้วยเครือข่าย การตรวจจับ และการควบคุม ปี 2007, IEEE, 2007, หน้า 297–301
• A. Nubiola และ IA Bonev, "การสอบเทียบแบบสัมบูรณ์ของหุ่นยนต์ ABB IRB 1600 โดยใช้เครื่องติดตามเลเซอร์," Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol. 29 No. 1, 2013, หน้า 236–245
• Gottlieb, J.: การสอบเทียบแบบไม่ใช้พารามิเตอร์ของแพลตฟอร์ม Stewart ใน: รายงานการประชุมเชิงปฏิบัติการประจำปี 2014 เรื่องประเด็นพื้นฐานและทิศทางการวิจัยในอนาคตสำหรับกลไกขนานและเครื่องมือควบคุม วันที่ 7-8 กรกฎาคม 2014 เมืองเทียนจิน ประเทศจีน
• Nof, Shimon Y. คู่มือหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (บทที่ 5 ส่วนที่ 9). เล่ม 1. John Wiley & Sons , 1999.