基于标准样板的机器人轨迹、负载、位姿特性的检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及基于标准样板的机器人轨迹、负载、位姿特性的检测装置，包括工业机器人、标准轨迹样板及装在工业机器人末端的执行器。测量时，根据厂家预先设定好的程序，使工业机器人执行器绕着标准样板画所要求的标准轨迹，将选取的适当数量离散点通过无线传输至上位机中进行处理，拟合成实际轨迹曲线，与标准轨迹对比，通过建模得出实际轨迹与标准轨迹的误差，从而检测工业机器人的轨迹特性。对于标准样板的特殊设计，本实用新型专利技术可以对工业机器人进行直线轨迹的检测以及圆轨迹的检测。对于更换不同的末端执行器的负载，可以实现对工业机器人的负载检测。对于标准样板的特殊设计，本实用新型专利技术也可以对机器人进行位姿特性检测，针对工业机器人的位姿特性，主要检测其绝对定位精度和重复定位精度。

Detection Device of Robot Trajectory, Load and Posture Characteristics Based on Standard Template

The utility model relates to a detection device based on the trajectory, load and pose characteristics of a robot with a standard template, including an industrial robot, a standard trajectory template and an actuator mounted at the end of an industrial robot. When measuring, according to the pre-set procedure of the manufacturer, the industrial robot actuator is made to draw the required standard trajectory around the standard template. The appropriate number of discrete points selected are wirelessly transmitted to the upper computer for processing. The actual trajectory curve is fitted and compared with the standard trajectory. The error between the actual trajectory and the standard trajectory is obtained by modeling, so as to detect the industrial robot. Trajectory characteristics. For the special design of the standard template, the utility model can detect the straight line trajectory and the circular trajectory of the industrial robot. For replacing the loads of different end effectors, the load detection of industrial robots can be realized. For the special design of the standard template, the utility model can also detect the position and posture characteristics of the robot, aiming at the position and posture characteristics of the industrial robot, it mainly detects the absolute positioning accuracy and the repetitive positioning accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于标准样板的机器人轨迹、负载、位姿特性的检测装置
本技术涉及轨迹检测装置，具体涉及基于标准样板的机器人轨迹、负载、位姿特性检测装置。
技术介绍
如今，随着全球工业机器人的应用不断扩大，国产机器人市场增速明显。机器人和自动化产业将成为未来我国高端制造业发展的主流方向，并在产业转型和结构调整中发挥重要的作用。现阶段,工业机器人已经从简单重复作业发展成多自由度的高度柔性加工单元，工作方式从手动示教发展成高度自动化的离线编程。而实现离线编程的前提是工业机器人系统有较高的控制精度，国标GB/T12642-2013明确了影响控制精度的参数有位姿、轨迹及负载等特性指标。工业机器人具有相当高的重复定位精度，但绝对定位精度相对较低。因此通过运动学建模，提高工业机器人绝对定位精度就显得尤为重要了。目前主要通过坐标测量机、激光跟踪仪法等手段，对工业机器人的性能及精度进行检测。原有的专利号为CN105583825A的一种工业机器人轨迹检测装置，虽然解决了工业机器人的轨迹检测，但是对于工业机器人的负载特性以及位姿特性，并没有做解释。本专利技术在她的基础上，制定了特殊的标准样板，可以同时对机器人的轨迹、负载、位姿进行检测。对于原有的坐标测量机法，虽然具有较高的精度，但是其占用的空间相对也较大，而且成本也相当高。对于激光跟踪仪法，虽然具有较高的分辨率，并且在测量过程中是无接触形式，保证了测量的准确性，但由于其价格昂贵、存在检测死角等问题，也不适用于大部分企业。总之，现有的检测方法普遍存在或大或小的问题。
技术实现思路
为了解决现有的检测设备存在的缺点和不足，本技术目的在于设计基于标准样板的机器人轨迹检测装置，实现一定范围内的可变负载的工业机器人轨迹特性的检测，对于标准样板的特殊设计，此方法也可以对工业机器人的位姿进行检测，实现了一套装置，检测机器人的位姿、轨迹、负载特性，但对于轨迹的检测最精准。我们通过将机器人末端执行器与标准样板相配套，利用3D激光测距仪采集一系列实际轨迹的离散点，进而通过无线传输至电脑软件中进行拟合，与标准样板中的轨迹进行对比，进行建模得出实际轨迹与标准估计之间的误差，实现对机器人定位精度的检测。为了实现上述目的，本技术提供了如下的技术方案：基于标准样板的机器人轨迹、负载、位姿检测装置，由工业机器人、标准轨迹样板组成。此标准轨迹样板包括样板基座，样板基座是一个长方形的结构，在样板基座上面固定有一个圆柱体，所述圆柱体的底面与样板基座相连接，在圆柱体上端设有一个被截去了三分之一体积的大圆球,所述大圆球的球截面与水平面成45°夹角，在大圆球左右球截面两端设有两个小圆球，且两个小圆球球心之间的连线通过大圆球的球心，所述两个小圆球大小相同，其直径为大圆球直径的十分之一，作为标准圆轨迹的检测使用；所述大圆球截面设上有18个正方体凹槽，其边长与小圆球的半径相同，作为标准位姿检测使用；所述大圆球截面上设有封闭的回形凹槽，最外层回形凹槽为正方形且四个顶点与圆截面相切，作为标准直线轨迹的检测使用；工业机器人末端包括执行器，所述末端执行器包括负载安装器，所述负载安装器能安装不同重量的负载且其顶端固定有激光测距传感器。还包括工业机器人的末端执行器，所述末端执行器包括负载安装器，负载安装器底部与法兰盘相连接，所述负载安装器可以安装不同重量的负载且其顶端固定有激光测距传感器，激光测距传感器与标准轨迹样板相配套。所述末端执行器可以安装包括4种不同重量的重物，分别为重物A、B、C、D，重物为长方形的六面体，重物A的重量值为待测工业机器人额定负载值的10％，重物b的重量值为待测工业机器人额定负载值的30％，重物C的重量值为待测工业机器人额定负载值的50％，重物D的重量值为待测工业机器人额定负载值的100％。所述18个正方形凹槽均匀分布在大圆球的截面上，可用于机器人的位姿检测。针对工业机器人的位姿特性，主要检测其绝对定位精度和重复定位精度。与
技术介绍
相比，本技术具有的优点是：本技术通过标准轨迹样板的方法，工业机器人的末端执行器与标准轨迹样板相配套，根据厂家预先设计好的程序，使工业机器人末端执行器带动激光测距传感器绕着标准样板画测量所要求的标准轨迹，选取轨迹中一定数量的离散点通过无线传输至上位机中进行处理，通过拟合成连续实际的轨迹，与标准轨迹进行对比，通过建模得出实际轨迹与标准轨迹的误差，，此方法能快速、有效的对工业机器人的轨迹进行检测。另外通过对标准轨迹样板的特殊设计，此法可以分别对工业机器人进行圆轨迹和直线轨迹的检测。本技术的标准样板可由检测单位保存，重复适用于不同工业机器人的轨迹特性检测，降低了检测的成本。本技术的工业机器人检测过程所需的程序由厂家预先设定，大幅度提高了检测机构的检测效率。本技术标准样板所述均匀分布在大圆球截面上的18个正方形凹槽，实现了对于机器人位姿的检测。本技术的末端执行器可实现不同负载时的测量，由于使用激光测距传感器精度也有了保证。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1为本技术的整体结构示意图；图2为本技术标准检测样板的俯视图；图3是本技术的执行器加载的重物示意图；图中：1、样板基座，2、样板圆柱体，3、样板大圆球，4、正方体凹槽，5、样板小圆球，6、封闭回形凹槽，7、激光测距传感器，8、负载安装器，9、工业机器人，A、10％额定负载重物，B、30％额定负载重物，C、50％额定负载重物，D、100％额定负载重物，E、工业机器人末端执行器，F、标准轨迹样板具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。如图1所示：本技术主要包括工业机器人9，还包括标准轨迹样板F，此标准轨迹样板包括样板基座1，样板基座1是一个长方形的六面体，在其正面中心上有固定一个直径为基座长方形三分之一的圆柱体2，在圆柱体2上有连接一个切去了三分之一体积的大圆球3，球截面与水平面成45°放置。在球截面两端固定有两个小圆球5，所述两个小圆球大小相同且连线经过球心，其直径为大球直径的十分之一，作为标准圆轨迹的检测。所述大圆球3截面上有18个正方体凹槽4，其边长与小圆球5的半径相同。所述大圆球3截面上有直线型的凹槽6，凹槽的宽度与正方形凹槽的边长相同，最外层凹槽为正方形且四个顶点与圆截面相切，作为标准直线轨迹的检测。还包括工业机器人9的末端执行器E，所述末端执行器E包括负载安装器8，负载安装器8底部与法兰盘相连接，所述负载安装器8可以安装不同重量的负载且其顶端固定有激光测距传感器7，激光测距传感器7与标准轨迹样板F相配套。所述18个正方形凹槽4均匀分布在大圆球截面上，可用于机器人的位姿检测使用。如图2所示，为标准轨迹样板的俯视图。如图3所示，所述负载安装器8可以安装包括4种不同重量的重物，分别为重物A、B、C、D，重物为长方形的六面体，重物A的重量值为待测工业机器人额定负载值的10％，重物b的重量值为待测工业机器人额定负载值的30％，重物C的重量值为待测工业机器人额定负载值的50％，重物D的重量值为待测工业机器人额定负载值的100％。以下为本技术的具体实施例：1)测量工业本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于标准样板的机器人轨迹、负载、位姿特性的检测装置，包括工业机器人（9），还包括标准轨迹样板（F），所述的标准轨迹样板（F）包括样板基座（1），样板基座（1）为一个长方体结构，在样板基座（1）上面固定有一个圆柱体（2），所述圆柱体（2）的底面与样板基座（1）相连接，在圆柱体（2）上端设有一个被截去了三分之一体积的大圆球（3）,所述大圆球（3）的球截面与水平面成45°夹角，在大圆球（3）左右球截面两端设有两个小圆球（5），且两个小圆球（5）球心之间的连线通过大圆球（3）的球心，所述两个小圆球（5）大小相同，其直径为大圆球（3）直径的十分之一，作为标准圆轨迹的检测使用；所述大圆球（3）截面设上有18个正方形凹槽（4），其边长与小圆球（5）的半径相同，作为标准位姿检测使用；所述大圆球（3）截面上设有封闭的回形凹槽（6），最外层回形凹槽（6）为正方形且四个顶点与圆截面相切，作为标准直线轨迹的检测使用；工业机器人（9）末端包括执行器（E），末端执行器（E）包括负载安装器（8），所述负载安装器（8）能安装不同重量的负载且其顶端固定有激光测距传感器（7）。

【技术特征摘要】
1.基于标准样板的机器人轨迹、负载、位姿特性的检测装置，包括工业机器人（9），还包括标准轨迹样板（F），所述的标准轨迹样板（F）包括样板基座（1），样板基座（1）为一个长方体结构，在样板基座（1）上面固定有一个圆柱体（2），所述圆柱体（2）的底面与样板基座（1）相连接，在圆柱体（2）上端设有一个被截去了三分之一体积的大圆球（3）,所述大圆球（3）的球截面与水平面成45°夹角，在大圆球（3）左右球截面两端设有两个小圆球（5），且两个小圆球（5）球心之间的连线通过大圆球（3）的球心，所述两个小圆球（5）大小相同，其直径为大圆球（3）直径的十分之一，作为标准圆轨迹的检测使用；所述大圆球（3）截面设上有18个正方形凹槽（4），其边长与小圆球（5）的半径相同，作为标准位姿检测使用；所述大圆球（3）截面上设有封闭的回形凹槽（6），最外层回形凹槽（6）为正方形且四个顶点与圆截面相切，作为标准...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建峰，徐志玲，
申请(专利权)人：中国计量大学，杭州市质量技术监督检测院，
类型：新型
国别省市：浙江,33