Calibração cinemática de um manipulador industrial utilizando método de otimização paramétrica do modelo de erros

Abstract

O número de aplicações envolvendo robôs tem aumentado nos últimos anos em virtude dos investimentos em pesquisa robótica e dos avanços tecnológicos nas áreas de informática e eletrônica. Entretanto, um dos maiores gargalos da robótica industrial corresponde às diferenças existentes entre o modelo de controle e o modelo real do robô, limitando o uso da programação off-line (principal responsável por reduzir o tempo de inatividade da máquina). O sucesso dessa programação está associado à boa repetibilidade e precisão dos manipuladores, sendo este fator mais crítico. De maneira geral, existem duas formas de aproximar o modelo nominal do modelo real do robô. A primeira consiste em fabricar o robô mais próximo do projeto original, e, portanto, do modelo; a segunda maneira está associada ao melhoramento do modelo. Esse último método é denominado de calibração e tem sido importante na produção¸ ao de robôs, bem como na operação e integração de robôs em sistemas de fabricação, uma vez que se trata de um método mais simples de ser implementado e com custo relativamente mais baixo. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo realizar a calibração cinemática do manipulador IRB-140, utilizando um método de otimização paramétrica do modelo de erros, a fim de melhorar sua precisão e, portanto, viabilizar a sua programação off-line. Para tanto, primeiramente foi desenvolvido e parametrizado um modelo cinemático; posteriormente, foi executada a etapa de identificação, onde foram detectados e eliminados os parâmetros que provocavam redundâncias e/ou deficiências no posto do Jacobiano; por último, com o modelo otimizado, foram identificados os valores dos parâmetros cinemáticos. A avaliação de desempenho do robô ocorreu por meio de técnicas de simulação computacional. Dentre os resultados obtidos com a simulação, chegou-se a um modelo otimizado com 24 parâmetros, proporcionando um número de condicionamento igual a 54. Além disso, foi possível averiguar que, acima de 30 pontos de medição, a melhoria na precisão do modelo de calibração é irrelevante.