Master's Thesis

Measurement and compensation of angular errors on industrial robots

Final Thesis 11.04 MB

Author of thesis: Bc. Ondřej Kunc

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Tomáš Marek, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing., Dipl.-Ing Michal Holub, Ph.D., FEng.

Abstract:

This master's thesis deals with the measurement and compensation of angular errors in industrial robots. The first part provides an analysis of the current state of the art and a system analysis of the addressed issue. In the practical part, a series of experiments was conducted focusing on the measurement and compensation of angular errors on a six-axis industrial robot, KUKA KR 16-2. The measurements were primarily performed by statically recording deviations at points distributed within the robot's workspace along a linear trajectory, in a plane, and within a cubic space. Wyler electronic levels were utilized, specifically the ZEROTRONIC sensors. Compensations were implemented using offsets for individual positions within the robot program. The obtained results are analyzed and evaluated in detail. The conducted experiments proved the effectiveness of the chosen compensation method. Through the applied corrections, the angular errors were successfully reduced below the threshold of 0.01°, down from original values reaching the order of tenths of a degree.

Keywords:

Angular errors, robot error compensation, industrial robot accuracy, KUKA KR 16-2, Wyler ZEROTRONIC.

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Prezentace: - Cíle práce - Současný stav - Systémový rozbor - Měření č. 1 - Bluelevel - Měření č. 2 - Zerotronic - Měření č. 3 - Rovina - Měření č. 4 - Krychle - Doplňkové měření - Závěr Student seznámil členy komise s výsledky své práce a odpověděl na otázky oponenta. Otázky členů komise: - Kde je naměřená korekce zaváděna? Zodpovězeno. - Jak byla řešena temperace měřících zařízení? Zodpovězeno. - Byla měřena teplota robotu, zda se nekroutí? Zodpovězeno. Student bez problémů odpověděl na otázky komise.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Production Machines, Systems and Robotics

Study programme

Production Machines, Systems and Robots (N-VSR-P)

Composition of Committee

Ing. Tomáš Marek, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Vetiška, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Vlček (člen)
doc. Ing., Dipl.-Ing Michal Holub, Ph.D., FEng. (předseda)
Ing. Rostislav Huzlík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Kolář, Ph.D. (místopředseda)

Supervisor’s report
Ing. Tomáš Marek, Ph.D.

Student ke své diplomové práci přistupoval od začátku velmi svědomitě. Během konzultací a provádění experimentu postupně zvyšoval svoji znalost v oblastech robotů, měření a kompenzací. Během experimentů byl samostatný, veškeré programy, programování a nastavení prováděl sám. Při situaci, kdy nevyšlo měření sám aktivně navrhoval řešení. Jeho práce je výbroným základem pro další testování kompenzací robotů. Také bude jeho práce využita pro další výzkum a vývoj. Doporučuji k obhajobě
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing., Dipl.-Ing Michal Holub, Ph.D., FEng.

Diplomová práce zaměřená na téma měření a kompenzace úhlových chyb na průmyslovém robotu je z pohledu aktuálního směřování oboru velmi aktuální. Práce se v úvodních třech kapitolách věnuje přehledu současného stavu, ze kterého je zřejmý trend v instalacích průmyslových robotů a aplikačních odvětvích. Diplomant vhodně zařadil do rešeršní části i vědeckou literaturu, která dále podpořila trend ve zvyšování geometrické přesnosti robotů. Kapitola 4 je věnována systémovému rozboru řešené problematiky, kde je popsána myšlenka a směřování do praktické části řešení diplomové práce. V kapitole 5 už je postup jednoznačně popsán, přičemž měření probíhalo s různými přístroji a v různých režimech měření. Diplomant vytvořil program pro zpracování naměřených dat z digitálních inklinometrů Zerotronic a srovnal výsledky s komerčně dostupným řešením, které není svým konstrukčním řešením vhodné pro měření průmyslových robotů. Výsledná shoda prokázala dostatečnou míru shody mezi výsledky a diplomant přešel k úkolu kompenzace. V kapitole 5.3 je popsáno několik přístupů kompenzací které dále vzájemně srovnává. Výsledky popsané v kapitole 6 jasně prokazují funkčnost předepsaných kompenzačních funkcí. Výsledky jsou vhodně ilustrovány. V závěru diplomant srovnává výsledky měření ještě s Laserových trackerem, který měří změnu polohy koncového bodu před a po kompenzaci. V kapitole 7 dále vhodně popsal závěry a oblast možného dalšího vývoje. Práce je napsána čtivě, grafická úprava, stejně jako citování je na výborné úrovni. Práci hodnotím známkou A a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Na straně 22 uvádíte, že přesnost nekalibrovaných robotů se pohybuje +/- 10 mm, opravdu se jedná o takto vysokou hodnotu?
  2. Vidíte nějaké omezení při nasazení Vámi použité sestavy dvou jednotek Zerotronic pro měření průmyslových robotů?
  3. Když dojde ke kompenzaci úhlových chyb dojde k posunutí sledováno bodu. To se prokázalo měřením Laser Tracker. Bylo by možné vyžít pouze Laser Tracker pro měření a kompenzovat tak úhlové chyby i posunutí současně?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová