用于确定操纵器的几何特性的方法、约束装置和系统制造方法及图纸

一种用于确定操纵器(2)的几何特性的方法和系统。操纵器(2)被控制以执行展示与环境的或在操纵器(2)的不同连杆之间的力相互作用的受约束的运动，以便机械地形成运动链。链可以包括外围设备和外部运动轴。约束装置实现便于几何特性的确定的运动。接头和连杆柔度的统一模型便于刚度参数的确定。力相互作用用摩擦的感知被控制，以便可能识别非几何特性，从而实现非几何效应从几何效应的分离，这提高准确度。

Methods, constraints and systems for determining the geometric characteristics of the manipulator

A method and system for determining the geometric characteristics of the manipulator (2). The manipulator (2) is controlled to execute constrained motions showing interaction with the environment or forces between different connecting rods of the manipulator (2) in order to mechanically form a chain of motion. Chains may include peripheral equipment and external motion shafts. The restraint device realizes the movement which is easy to determine the geometric characteristics. The unified model of joint and connecting rod flexibility facilitates the determination of stiffness parameters. Force interaction is controlled by the perception of friction so that non-geometric properties can be identified, thus separating non-geometric effects from geometric effects, which improves accuracy.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定操纵器的几何特性的方法、约束装置和系统
本公开涉及工业机器人的校准的
特别是，本公开涉及一种用于确定包括可展示集中和/或分布式弹性效应以及诸如摩擦和齿轮箱反冲的非线性效应的接头和连杆的操纵器的几何特性的方法和系统，以及用于在这种系统和方法中使用的约束装置。本公开还包括用于确定和利用几何特性的计算机产品。背景对于在一般机器人应用中要执行的自动化任务，例如对于在制造中的工业机器人，末端执行器需要根据编程指令通过控制器移动到不同的姿势。末端执行器常常且在下文中被称为工具。姿势包括位置和定向。期望的或编程的工具姿势以及实际的物理姿势可以在自由空间中或者与一些工件接触，后一种情况暗示对准确度的需要，尽管有相互作用力。编程的姿势可以被定义为单独地或者作为路径的一部分被到达，后一种情况也暗示对在姿势之间的受控运动的准确度需要。根据现有的工具校准程序，工具姿势以定义明确的方式与机器人的最后连杆的姿势相关，且因此为了简单起见，我们可以将下文限制到用于将工具附接到机器人的端部凸缘，或者在工具更换器被用于允许工具的编程变化的情况下等同地限制到工具更换凸缘，这在这两种情况下在下文中都被称本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定影响操纵器的末端执行器运动的所述操纵器(2)的至少一个几何特性的方法，其中所述操纵器布置成由控制系统(3)控制，以用于将所述操纵器的末端执行器移动到目标姿势，并且其中所述操纵器包括至少两个轴，其中至少一个轴包括至少一个弹性，所述方法包括：‑通过约束装置(4)来约束所述操纵器的运动(A1)，使得所述操纵器的所述运动在至少一个自由度上受到物理约束，并因而对于所述至少一个轴实现受约束的操纵器运动和相应地实现受约束的电机运动；‑命令(A2)所述操纵器接近一组目标姿势，其中对于每个目标姿势，达到物理姿势，其中能够执行包括非零受约束的电机运动的所述受约束的操纵器运动；‑在一段时间期间执行所...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.29 EP 16162695.71.一种用于确定影响操纵器的末端执行器运动的所述操纵器(2)的至少一个几何特性的方法，其中所述操纵器布置成由控制系统(3)控制，以用于将所述操纵器的末端执行器移动到目标姿势，并且其中所述操纵器包括至少两个轴，其中至少一个轴包括至少一个弹性，所述方法包括：-通过约束装置(4)来约束所述操纵器的运动(A1)，使得所述操纵器的所述运动在至少一个自由度上受到物理约束，并因而对于所述至少一个轴实现受约束的操纵器运动和相应地实现受约束的电机运动；-命令(A2)所述操纵器接近一组目标姿势，其中对于每个目标姿势，达到物理姿势，其中能够执行包括非零受约束的电机运动的所述受约束的操纵器运动；-在一段时间期间执行所述受约束的操纵器运动的摩擦感知控制(A3)，同时监测与电机扭矩和所述至少一个轴的电机角度相关的量；-执行(A4)弹性运动模型的一组运动参数的识别，所述弹性运动模型包括表示所述至少一个弹性的至少一个已知量，所述识别基于所监测的量和所述操纵器的弹性特性；以及-基于所述运动模型的所识别的一组运动参数来确定(A5)所述操纵器的所述至少一个几何特性。2.根据权利要求1所述的方法，其中约束所述操纵器的运动(A1)包括将所述操纵器的连杆连接到所述约束装置。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述一组目标姿势包括所述末端执行器的多个不同的定向和位置。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述至少一个轴包括至少一个摩擦效应。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括通过在包括所述至少一个轴的反冲的往复运动中控制所述至少一个轴来执行摩擦感知控制(A3)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括命令(A2)所述操纵器接近所述一组目标姿势，其中对于每个目标姿势，达到物理姿势，其中由于所述受约束的操纵器运动的至少一个未受约束方向的存在，能够执行所述受约束的操纵器运动；以及通过控制所述至少一个轴以便实现充分发展的摩擦来执行摩擦感知控制(A3)。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括命令(A2)所述操纵器接近所述一组目标姿势，其中对于每个目标姿势，达到物理姿势，其中由于影响所述至少一个轴的所述至少一个弹性，能够执行所述受约束的操纵器运动；以及通过在包括与任何(可能非零)反冲的中间对应的中点的往复运动中控制所述至少一个轴同时忽略摩擦效应来执行摩擦感知控制(A3)。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括命令(A2)所述操纵器接近所述一组目标姿势，其中对于每个目标姿势，达到物理姿势，其中由于影响所述至少一个轴的所述至少一个弹性，能够执行所述受约束的操纵器运动；以及通过在包括重力载荷点的往复运动中控制所述至少一个轴使得所述至少一个轴达到所述重力载荷点，来执行摩擦感知控制(A3)。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括通过所述控制系统自动执行所述方法的一个或更多个步骤。10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中操纵器运动指的是经由工具更换器安装到所述操纵器的端部凸缘上的末端执行器的运动，并且其中末端执行器的特性是先前已知的，其中约束所述操纵器的运动包括将所述操纵器对接到所述约束装置，所述约束装置提供所述工具更换器的机械接口。11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述至少一个几何特性与所述操纵器的外围设备相关，所述外围设备包括受所述操纵器的运动影响的至少一个连杆。12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述约束装置的弹性特性是已知的。13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中约束所述操纵器的运动(A1)包括将所述操纵器夹到至少一个夹紧点，其中所述至少一个夹紧点的位置和/或定向可能是未知的。14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中约束所述操纵器的运动(A1)包括将所述操纵器夹到多个不同的夹紧点，其中所述夹紧点的位置和定向可能是未知的，但在所述夹紧点之间的相对变换是已知的。15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中约束所述操纵器的运动(A1)包括使布置到所述操纵器上的工具更换器偏移，使得所述工具更换器的旋转轴不平行于所述工具更换器所附接的所述操纵器的连杆的旋转轴。16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述至少一个夹紧点的位置或定向的至少一个参数是未知的。17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中一个弹性是至少一个连杆的特性。18.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括利用电机扭矩来确定作用在受约束的轴的至少一个连杆上的至少一个等静定力。19.根据权利要求1到18中的任一项所述的方法，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：克拉斯·尼尔森，亚当·尼尔森，安德烈亚斯·斯托尔特，奥洛夫·索恩莫，马丁·霍尔姆斯特兰德，尼克拉斯·尼尔森，
申请(专利权)人：康格尼博提克斯股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE