GEOMETRIC APPROACH TO SOLVING THE INVERSE DISPLACEMENT PROBLEM OF CALIBRATED DECOUPLED 6R SERIAL ROBOTS

Albert Nubiola, Ilian A. Bonev
2014 Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering  
This paper presents a simple but efficient way to numerically calculate the inverse displacement problem of calibrated decoupled 6R serial robots. The method is iterative and works with any type of calibrated robot model, such as level-3 models, since it requires no algebraic computation and no resolution of high-order polynomials, only the computation of the forward displacement problem of the calibrated robot model and the inverse kinematics of the nominal robot model. The method proposed can
more » ... find up to eight possible solutions for a given end-effector pose. A numerical example is presented, with one million arbitrary endeffector poses of a level-3 calibrated ABB IRB 120 robot. The computation time for solving the inverse problem is analyzed, and in most cases is found to be only four times the time needed to calculate the nominal inverse kinematics and the calibrated direct kinematics. Furthermore, the method is fast enough to be implemented directly into the robot controller using the RAPID programming language. Keywords: inverse kinematics; decoupled serial robot; robot calibration. APPROCHE GÉOMÉTRIQUE POUR RÉSOUDRE LA CINÉMATIQUE INVERSE DES ROBOTS SÉRIELS 6R DECOUPLÉS RÉSUMÉ Cet article présente une méthode simple et efficace pour calculer la cinématique inverse des robots sériels 6R découplés. La méthode est itérative et fonctionne pour tous les modèles théoriques de robots étalonnés (par exemple, des modèles du niveau 3), étant donné qu'aucun calcul algébrique ou résolution des polynômes d'ordre élevé n'est nécessaire. Ce qui est nécessaire c'est uniquement le calcul de la cinématique directe du robot étalonné et la résolution de la cinématique inverse du modle nominal du robot. La méthode proposée peut trouver jusqu'à huit solutions possibles pour une pose de l'effecteur. Un exemple numérique est montré incluant un million de poses arbitraires pour l'effecteur d'un robot ABB IRB 120 étalonné (étalonnage du niveau 3). Le temps de calcul nécessaire pour résoudre la cinématique inverse est analysé ; dans la plupart des cas on trouve qu'il est quatre fois le temps nécessaire pour calculer la cinématique inverse nominale et la cinématique directe du modèle étalonné. En plus, cette méthode est assez rapide pour être implémentée dans le contrôleur du robot en utilisant le langage de programmation RAPID. Mots-clés : cinématique inverse ; robot sériel découplé ; étalonnage de robots.
doi:10.1139/tcsme-2014-0003 fatcat:xy44k7axhfab3irmhms6k3tpni