基于标准量具的多关节机器人几何尺寸精度校准装置及校准方法制造方法及图纸

本专利涉及一种基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置及校准方法，属于高精度检测技术领域。所述装置包括千分表和标准量块，千分表与机器人末端法兰盘刚性连接，将所述标准量块固定在工作台上，同时，使固定于机器人末端法兰盘的千分表顶端与所述标准量块待检测的表面垂直但不接触。本专利还提供了一种借助上述装置校准机器人机械臂几何尺寸精度的校准方法。所述装置和方法实现使用简单的千分表和标准量块检测机器人的末端相对误差，避免累积误差的影响，实现由环境温度变化引起的机器人几何参数的改变的补偿；该方法在三维空间坐标系中从三个方向分析进行检测，检测数据更加全面。

Geometric Dimension Accuracy Calibration Device and Method of Multi-joint Robot Based on Standard Measuring Tool

The patent relates to a calibration device and method for geometric dimension accuracy of a multi-joint robot manipulator based on a standard measuring tool, and belongs to the field of high precision detection technology. The device comprises a micrometer and a standard gauge block. The micrometer is rigidly connected with the flange at the end of the robot. The standard gauge block is fixed on the workbench. Meanwhile, the top of the micrometer fixed on the flange at the end of the robot is vertical but not in contact with the surface to be tested by the standard gauge block. The patent also provides a calibration method for calibrating the geometric dimension accuracy of a robot manipulator by means of the above device. The device and method realize using simple micrometer and standard gauge block to detect the relative error of the end of the robot, avoid the influence of accumulated error, and realize compensation for the change of geometric parameters of the robot caused by the change of ambient temperature. The method is analyzed in three directions in three-dimensional space coordinate system, and the detection data are more comprehensive.

【技术实现步骤摘要】
基于标准量具的多关节机器人几何尺寸精度校准装置及校准方法
本专利涉及一种基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置及校准方法，属于高精度检测

技术介绍
目前对机器人定位精度的检测和矫正一般采用以下几种方法：利用激光跟踪仪、红外传感器等设备对机器人的末端位置误差进行跟踪监测矫正法，利用高清相机等视觉检测设备对末端位置进行检测法等。这个过程中由于检测工具和机器人之间的误差会传递到机器人末端的定位精度数据上，故而影响检测和矫正的精度，而且由于机器人定位精度很难通过物理量具进行测量，所以一般检测手段都是借助高精度传感器或者激光类仪器，不仅成本高，而且由于仪器本身的复杂性，测量过程往往需要专门的实验室环境和检测人员来完成，这就限制了这类方法的实用性。目前机器人误差检测和参数矫正领域最常用的方法是借助高精度的传感器和激光跟踪仪等设备对末端绝对定位精度进行检测，但是这类设备通常比较昂贵而且需要专业的操作人员和专业的实验室，其他低价的设备精度又不能保证。另外一种方法是运用视觉系统进行参数标定和误差检测，但是由于相机和图像识别的限制，一般很难达到较高的精度。然而，上述方法存在诸多限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置，其特征在于所述校准装置包括千分表和标准量块，千分表与机器人末端的法兰盘刚性连接，其中，千分表精度为0.001mm；所述标准量块固定在工作台上，并且所述标准量块的表面加工精度Ra

【技术特征摘要】
1.基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置，其特征在于所述校准装置包括千分表和标准量块，千分表与机器人末端的法兰盘刚性连接，其中，千分表精度为0.001mm；所述标准量块固定在工作台上，并且所述标准量块的表面加工精度Ra<1.6，所述标准量块的几何尺寸根据检测要求选取；同时，使固定于机器人末端法兰盘的千分表顶端与所述标准量块待检测的表面垂直但不接触。2.基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准方法，其特征在于使用权利要求1所述的基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置，并且包括如下步骤：2.1)以量块坐标系的X、Y、Z方向为所述千分表的进给方向，分别沿进给方X、Y、Z的取点线取点检测，确定进给方X、Y、Z的取点线上每个检测点的读数计算值xi、yi、zi(i＝1,2,…m，m≥10)和机器人的各个关节轴转动角度计算值[(θ1～θ6)i]X，[(θ1～θ6)i]Y，[(θ1～θ6)i]Z(i＝1,2,…m，m≥10)，如下操作：2.1.1)在量块的Y-P-Z面上沿着取点线取间隔相同的m个点(m≥10)，控制多关节机器人的机械臂带动千分表垂直量块Y-P-Z面，然后沿X方向进给并沿着取点线依次检测，循环测试n次(n≥10)，记录千分表上每个点n次的检测数值，然后计算每个点n次检测数值的均值，即为X进给方向第i个点的读数计算值xi(i＝1,2,…m，m≥10)；2.1.2)按照步骤2.1.1)相同操作，分别在量块X-P-Z面上取点沿Y方向进给测量，在量块X-P-Y面上取点沿Z方向进给测量；然后分别计算Y、Z进给方向取点线上每个点n次检测数值的均值，分别记为Y、Z进给方向第i个点的读数计算值yi、zi(i＝1,2,…m，m≥10)；2.1.3)同时，记录机器人在对每个点每次测量时各个关节轴各自的转动角度，并取X、Y、Z进给方向每个点n次检测的转动角度的均值为关节轴转动角度计算值，即[(θ1～θ6)i]X，[(θ1～θ6)i]Y，[(θ1～θ6)i]Z(i＝1,2…m,m≥10)，其中，(θ1～θ6)i为机器人1-6个关节轴分别在X、Y、Z进给方向第i个点每个关节轴转动角度计算值；2.2)计算机器人参数误差带来的读数误差，如下操作：2.2.1)消除权利要求1所述检测装置的量具误差，建立消除量具误差拟合方程(1)如下所示：d(xi、yi、zi)＝au+b(i＝1,2…m,m≥10)(1)其中，d(xi、yi、zi)为进给方向X、Y、Z在第i个检测点的读数标准值dxi、dyi、dzi，a、b为拟合系数，u为分别沿X、Y、Z进给方向取点线上离散的取点间隔的倍数，将沿X、Y、Z进给方向每个点的读数计算值xi、yi、zi(i＝1,2…m,m≥10)拟合为读数标准值dxi、dyi、dzi，通过将量块取点线上离散点的读数计算值拟合为读数标准值来表征量块取点线上的真实表面情况，消除权利要求1所述装置的量具误差，即在加工制造和安装固定时产生的误差；2...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴永生，李岩，牟玲龙，殷守民，王琦，刘希宽，岳艳丽，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：山东,37