ISO9283

国际标准"ISO9283：操作工业机器人-性能标准及相关测试方法"规定了评估工业机器人性能的测试方法。该标准特别提供了正确测量机器人位置精度、重复精度和轨迹精度的操作流程。

根据ISO9283标准，所有测试都应在所谓的ISO测试立方体内进行。该立方体应能容纳在机器人工作空间内的最大体积。此外，位置精度和重复精度需在五种不同构型下各测量30次。众所周知，对于现代机器人而言，5种构型不足以提供充分的精度测量。

多数机器人制造商仅提供校准后的位置精度数据，且通常使用至少100种不同构型来获取准确的位置精度统计。工业机器人具有高度可重复性但精度不足，因此需要通过校准来提高精度。

80 年代典型的机器人工作区                           现代机器人的工作区

然而即使未经校准，ISO9283标准仍常用于重复精度和轨迹精度测试。

建议观看以下展示RoboDK轨迹精度测试的视频：https://youtu.be/yMQjqAQY1iE。

RoboDK还可用于校准机器人，以及测试校准前后机器人的性能。最后，RoboDK 还可用于通过球杆仪测试校准前后机器人的精度。

设备要求

进行RoboDK安装及机器人轨迹精度测试需要以下设备：

1.一个或多个工业机器人手臂

2.测量系统：任何激光追踪仪，如 Leica、API 或 Faro，或光学坐标测量机，如 Creaform 的 C-Track 立体相机，均可使用。

3.必须安装RoboDK 软件，并且需要获得 ISO9283 测试的相应许可证。对于网络许可证，检查许可证需要互联网连接。安装或更新RoboDK以进行ISO9283性能测试：

a.下载 RoboDK 
https://robodk.com.cn/cn/download

b.为测量系统设置驱动器。联系我们获取所需驱动器文件到文件夹
C:/RoboDK/api/ 。

离线设置

我们建议在RoboDK中构建实体环境的虚拟场景（离线设置），预先规划测试路径和位置。仅需安装RoboDK的电脑即可操作，无需实际机器人和跟踪仪。可从以下目录下载RoboDK校准与路径验证设置案例：

https://robodk.com.cn/cn/stations#filter?feature=calibration-project

RoboDK提供按ISO9283标准生成构型与推荐路径的实用工具。操作流程：

1.菜单栏中选择：实用程序➔创建ISO 9283 立方体（目标点和路径）

2.输入参考关节变量（工具相对于追踪仪的机器人位置）

3.调整立方体位置与尺寸

4.点击确定

这将创建ISO标准描述的5个目标点及轨迹精度测试推荐路径。这些目标点和路径位于机器人前方的立方体内。可自定义立方体边长，移动中心点：ISO p1目标，以及定义路径方向的参考关节参数。还可最大化立方体尺寸以适配机器人工作空间。

下图展示包含机器人校准与验证选项的示例工作站：

位置精度和重复精度

机器人校准过程中的位置精度验证流程同样适用于精度测试。若对同组点位进行连续测量，还可获取重复精度的相关数据与统计。

仅执行验证与执行校准+验证的唯一区别在于：前者无需机器人校准许可（仅需ISO9283测试许可）。

执行验证的菜单路径：

●工具➔测试位置精度（ISO9283）

这些测试需要确定：基于测量参考系的机器人基坐标系（基座设置），以及基于机器人法兰的工具坐标系（工具设置）。

完成位置精度和重复精度测试后可生成PDF报告。

路径精度

进行路径精度测试需要RoboDK创建的机器人程序，比如根据创建ISO 9283 立方体（目标点和路径）选项生成的ISO9283程序。选择程序后按F6（或选择：程序➔生成程序）可导出厂商专用机器人程序。也可使用RoboDK创建的其他程序（如直线、圆弧或方形路径）。

还需配备能追踪末端执行器位置、并提供基于参考坐标系位置数据的测量系统。必须在RoboDK中完成基座设置和工具设置流程（校准时必需）以确定机器人基坐标系和工具坐标系。

测量数据需在机器人沿程序运动时采集。应使用测量系统厂商提供的默认软件进行连续记录，并以CSV或TXT格式导出。文件需包含XYZ位置数据及每个测量的时间戳，可选包含工具相对于机器人基座的姿态数据。

Note：建议尽可能快地进行测量，并且不要进行任何类型的过滤。

在RoboDK中启动路径验证程序：

1.菜单栏中选择：实用程序➔测试路径精度（ISO 9283）

2.从下拉菜单选择验证用程序

3.指定测量使用的参考坐标系

4.点击添加测量数据导入数据。也可将含测量数据的CSV/TXT文件拖放至轨迹验证窗口

最后点击：创建PDF报告，创建包含轨迹精度、速度及加速度统计图表的PDF文档。可在不同条件（速度、转角精度值、负载等）下重复测试，在同一报告中对比这些参数。

测量点显示为紫色，应与机器人理想运动轨迹（黄色路径）吻合。RoboDK提供的统计数据即这两条路径的偏差。

若参考坐标系定义不当，测量点将与黄线不重合。可能原因包括参考坐标系定义错误或工具定义不一致。此时点击调整参考系可对两条路径进行最佳拟合，使统计数据排除这些错位影响。

测试结果

完成轨迹精度测试后，在轨迹验证窗口点击生成PDF报告即可获取PDF文档，内含轨迹精度、速度及加速度的统计图表。

前文示例测试的结果如下图所示。本案例中ISO9283程序以两种模式运行：

●手动模式-75毫米/秒

●自动模式-300毫米/秒

本案例两个程序均采用精细精度模式生成，意味着机器人将在每个点停顿以确保路径绝对精确。此时通常会观察到路径上的高加速度和减速度，因为每段直线或圆弧运动（转角处）末端速度必须归零。

多数机器人品牌提供圆滑过渡选项来消除这种效应。例如ABB的ZoneData可指定允许控制器平滑转角的精度区域，发那科的CNT参数可设置与速度成比例的平滑百分比，库卡的$ADVANCE指令配合C_DIS标志，优傲机器人则允许指定混合半径来平滑转角。

因此轨迹精度测试有助于在保持运动流畅性与路径转角处可接受精度水平之间找到最佳平衡点。

在RoboDK中可设置圆滑参数及程序速度。编辑测试程序的步骤：

1.右键点击程序

2.选择显示指令

3.选择第1条或第2条指令

4.点击程序➔设置轨迹精度

5.点击程序➔设置速度指令