机器人关节零点自动校准末端执行装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机器人关节零点自动校准末端执行装置，包括安装在机器人本体上的机械抓手、以及外部的定位球，所述机械抓手由3个相互正交垂直的激光距离传感器组成，所述3个激光距离传感器通过接触位于定位球的表面，用来进行机器人关节的自动校准，具有精度高，无损耗、长期性能稳定等特点；以及其自动化的校准方法，直接对各个轴的位置和向量进行测量，避免了计算和模型误差，提高了机器人的控制精度，降低了机器人的加工精度和成本。

Device and method for automatically calibrating end point of robot joint

The invention discloses a robot joint automatic zero calibration terminal device, including mechanical grip, mounted on the robot and external placement components of the manipulator consists of 3 mutually orthogonal vertical laser distance sensor, the surface of the 3 laser distance sensor is located through contact positioning, automatic calibration for the joints of the robot, which has the advantages of high precision, no loss, long-term stable performance; and the automatic calibration method directly to each axis position and vector measurement, calculation and model error is avoided, and improve the control accuracy of the robot, the robot reduces the processing precision and cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人自动化
，特别涉及一种机器人关节零点自动校准末端执行装置及其方法。
技术介绍
目前，所有的机器人品牌，在机器人组装完成之后到出厂之前，需要对机器人的各个关节进行校准。然而，传统的校准方法比较麻烦且低效，传统的方法是通过一只千分尺逐一对各个关节轴进行零点校准。如图1所示，当顶针接触到V型槽的最低点时，记录下数据，并标记为零点，V型槽位于机器人关节处的圆周上。由于是通过人眼目测的方式记录数据难免会造成失误，难以保证绝对的可靠，且效率低下。即便是运用传感器式的千分尺，虽然能够自动记录V型槽最低点，但还是需要通过人工对各个关节轴安装卸载多次才能完成，依然不尽如人意。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种的机器人关节零点自动校准末端执行装置，及相对于传统的校准方法，能够提高校准精度及控制模型的精度，提高机器人的精度的器人关节零点自动校准方法。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人关节零点自动校准末端执行装置，包括安装在机器人本体上的机械抓手、以及外部的定位球，所述机械抓手由3个相互正交垂直的激光距离传感器组成，所述3个激光距离传感器通过接触位于定位球的表面。一种利用如权利要求1所述的装置进行校准的机器人关节零点自动校准方法，包括以下步骤：1)两次旋转机器人本体上的第一轴一个角度α，并记录下抓手所测量到的外部定位球的球心坐标P1、P2和P3；2)画出P1P2和P2P3的垂直平分线，它们的交点就是机器人的第一轴的旋转中心位置Px1；3)同时，第一轴的轴向量Ax1可以通过向量叉积P1P2×P2P3的计算结果获得；4)重复上述步骤，分别测得机器人本体的其他各个轴的轴向量Axi及其旋转中心坐标Pxi，获得各个旋转中心相互的距离之后，即获得了机器人各关节间的长度，同时，获得了各个轴向量，即获得了各个关节间的相对位置。而这些关节间长度和关节的相对位置就是机器人关节校准的数据，从而进行精确的校准。本专利技术的有益效果是：本专利技术了一种新型的非接触式激光传感器抓手，用来进行机器人关节的自动校准，具有精度高，无损耗、长期性能稳定等特点；以及一种自动化的校准方法，直接对各个轴的位置和向量进行测量，避免了计算和模型误差，提高了机器人的控制精度，降低了机器人的加工精度和成本；现在一般机器人关节轴的校准都需要耗费大量人力，本专利技术大大节省了劳动力，实现了校准的全自动化，提高了生产力。本专利技术还能提高机器人控制模型的精度，提高了机器人在实际使用过程中的绝对精度。附图说明图1为本现有的机器人各个关节校准方法示意图；图2为本专利技术的装置结构示意图；图3为本专利技术中外部定位球的球心坐标P的计算方法示意图；图4为本专利技术的机器人各个关节校准方法示意图；图中标示：1-机器人本体；2-机械抓手；3-定位球；4-激光距离传感器。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。图2示出了本专利技术一种机器人关节零点自动校准末端执行装置的一种实施方式，包括安装在机器人本体1上的机械抓手2、以及外部的定位球3，所述机械抓手2由3个相互正交垂直的激光距离传感器4组成，其分别为激光距离传感器a、激光距离传感器b和激光距离传感器c，所述3个激光距离传感器4通过接触位于定位球3的表面。如图4所示的进行校准的机器人关节零点自动校准方法，包括以下步骤：1)两次旋转机器人本体上的第一轴一个角度α，并记录下抓手所测量到的外部定位球的球心坐标P1、P2和P3；如图3所示，球心坐标Pn(n＝1,2,3)，正视图中虚线三角形的3个顶点表示3个激光传感器投影到球面的测量点，由于球半径已知为R，很容易求得这3个点的外接圆半径r和该圆到球心的距离d，以及球心位置Pc。2)画出P1P2和P2P3的垂直平分线，它们的交点就是机器人的第一轴的旋转中心位置Px1；3)同时，第一轴的轴向量Ax1可以通过向量叉积P1P2×P2P3的计算结果获得；4)重复上述步骤，分别测得机器人本体的其他各个轴的轴向量Axi及其旋转中心坐标Pxi，获得各个旋转中心相互的距离之后，即获得了机器人各关节间的长度，同时，获得了各个轴向量，即获得了各个关节间的相对位置。而这些关节间长度和关节的相对位置就是机器人关节校准的数据，从而进行精确的校准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人关节零点自动校准末端执行装置，其特征在于：包括安装在机器人本体(1)上的机械抓手(2)、以及外部的定位球(3)，所述机械抓手(2)由3个相互正交垂直的激光距离传感器(4)组成，所述3个激光距离传感器(4)通过接触位于定位球(3)的表面。

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节零点自动校准末端执行装置，其特征在于：包括安装在机器人本体(1)上的机械抓手(2)、以及外部的定位球(3)，所述机械抓手(2)由3个相互正交垂直的激光距离传感器(4)组成，所述3个激光距离传感器(4)通过接触位于定位球(3)的表面。2.一种利用如权利要求1所述的装置进行校准的机器人关节零点自动校准方法，其特征在于，包括以下步骤：1)两次旋转机器人本体上的第一轴一个角度α，并记录下抓手所测量到的外部定位球的球心坐标P1、P2和P3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶宗杰，
申请(专利权)人：柯昆昆山自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32