如果没有经过适当的校准，大多数工业机器人都不具备精密任务所需的精度。机器人校准将机器人的高重复性转化为可靠的精度。但是，最好的校准工具是什么呢？
有几种类型的校准，每种都适用于不同的精度级别。有些解决方案可以在您的编程软件中直接使用，而另一些可能需要额外的传感硬件或机器人校准提供商的服务。
无论您是只需要基本的工具中心点（TCP）校准还是完整的机器人校准，本文都将为您提供必要的基础知识，帮助您找到适合您的机器人校准方法。
为什么机器人校准很重要：精度与重复性
精度与重复性之间的区别是机器人技术的基础，这也说明了为什么校准是必要的。
这两个术语的含义如下：
- 重复性 — 每次控制程序发出相同指令时，机器人都回到相同的位置。例如，如果您指示焊接工具移动到点 (1,1,1)，而它实际上移动到了 (1,2,1)，那么机器人将始终移动到 (1,2,1)。工业机械手通常具有较高的重复性。
- 精度 — 机器人移动到指令中指定的确切位置。在我们的示例中，发送指令让焊接工具移动到 (1,1,1) 将使其准确移动到 (1,1,1)。工业机械手通常需要校准才能达到高精度。
如果您注意了我们上面的焊接示例，您会发现将高重复性的机器人变成高精度的机器人并不复杂。您只需要在机器人移动到位置 (1,1,1) 时加上 (0,1,0) 即可。这是一个简化的校准示例。
是什么导致机器人的精度降低？
您可能会想……为什么我们不一开始就制造出高精度的机器人呢？在实践中，这实际上并不理想。
运动学校准研究表明，大多数定位误差源于机器人理论模型与实际物理结构之间的微小几何差异。这些差异受许多因素影响，包括制造公差、部件磨损和零件更换。
实际上，这意味着机器人始终需要校准才能实现一致的高精度。即使一台机器人在出厂时具有很高的精度，其尺寸也会随着时间的推移而发生偏移，因此需要重新校准。
TCP校准与完整机器人校准：您需要哪一个？
大多数用户不需要尽可能最精确的机器人系统。校准机器人的方法有多种，其成本和复杂程度各不相同，具体取决于您的需求。
在大多数情况下，以下是三种基本的校准选项：
选项1：不校准
值得一提的是，某些任务可能不需要您校准机器人。对于重型码垛、物料搬运或拾取和放置等粗加工任务，机器人的出厂精度可能就足够了。
只要您记住随着机器人机构的老化，将来可能需要进行校准，您现在也许可以暂时不进行校准。
选项2：工具中心点（TCP）校准
对于大多数应用，简单的TCP校准已经绰绰有余了。这涉及使用现成的校准工具在机器人工作空间的不同点对TCP进行校正。
这种类型的校准适用于需要中等精度的任务，如拾取和放置、表面处理和焊接。
选项3：完整机器人校准
最后，完整的运动学校准是一个四步过程，用于对机器人模型中的微小变化进行建模、识别和补偿。
对于需要高定位精度的任务，如激光切割、精密钻孔和坐标测量，必须进行完整的机器人校准。
在我们的校准页面上了解我们的完整校准服务。
可用的最佳机器人校准工具：比较
机器人校准的最佳选择是什么？下表显示了一些最常见的选项及其优缺点。
| Tool Category | Accuracy | Compatibility | Key Features |
|---|---|---|---|
| Automated TCP Calibration Tools (e.g. TwinTool) | Good Accuracy | 1400+ robots from 90+ manufacturers | Uses off-the-shelf linear gauge sensors (Mitutoyo, KEYENCE, Sylvac); Wizard-guided 3-step process; No programming required. |
| Laser Trackers | High Accuracy | Universal | Tracks end effector position; Used for TCP and full calibration; Higher cost; Best for stringent tolerances. |
| Full Robot Calibration Service | Up to 0.200 mm accuracy | 1200+ robot models | Complete kinematic calibration (30 parameters); Completes in under 20 minutes; Automated collision avoidance. |
机器人应该多久校准一次？
机器人校准通常不是一次性的任务。它应该成为您日常维护的一部分，以保持您的机器人应用以最佳性能运行。
各种因素都会导致机器人精度随时间推移而降低的退化现象，包括：
- 部件磨损 — 与所有机械部件一样，机器人会随着时间的推移而磨损，从而导致机器人模型发生变化。购买二手机器人时必须进行校准，并且应定期重新评估精度。
- 零件更换或维修 — 对机器人的任何机械更改通常都需要校准，例如在更换零件或维修损坏的零件之后。
- 环境变化 — 温度和湿度等因素会影响机器人的机械结构（研究表明，温度变化占机器人总定位误差的0.1%）。
- 新工具或末端执行器 — 新工具通常需要进行一些TCP校准，特别是当该工具将用于高精度任务时。
- 新编程工具 — 转向新的编程系统也可能需要校准。但是，如果您已经拥有已校准机器人的现有运动学模型，您可以使用专用校准工具将这些值复制并应用到新软件中。
考虑这些因素的最佳方法仅仅是在您持续的机器人维护中加入精度测试。这些数据将帮助您决定是否以及何时需要进行校准。
如何找到效果最佳的机器人校准解决方案
什么是最好的校准解决方案？就是符合您当前精度需求的解决方案。
人们常犯的一个错误是，当简单的TCP校准就足够时，却投资于完整的机器人校准。请记住，您只需要满足特定任务所需的精度即可，无需更高。像RoboDK TwinTool这样的工具是一个理想的折中方案。
首先测量您当前机器人的精度，如果您认为需要完整的机器人校准，请查看我们的校准服务。
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文章《什么是机器人校准——以及哪些工具和服务能提供最佳效果？》首发于RoboDK博客。
原文链接：What Is Robot Calibration — and Which Tools and Services Give the Best Results?