工业机器人精度标定装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种工业机器人精度标定装置，包括三球座机构、末端测量机构、计数器及计算机等；所述三球座机构相对于机器人的基座固定设置，所述末端测量机构通过机器人法兰与机器人连接；所述末端测量机构还经计数器与计算机连接，同时所述计算机与机器人连接，从而构成一闭环工作回路。本实用新型专利技术的工业机器人精度标定装置结构简单，具有便携、低成本、操作方便及测量精度可靠等优点。并且，利用本实用新型专利技术的工业机器人精度标定装置可以方便、准确地标定机器人基坐标系的位姿及机器人运动学参数，进而提高机器人绝对定位精度。进而提高机器人绝对定位精度。进而提高机器人绝对定位精度。

【技术实现步骤摘要】
工业机器人精度标定装置


[0001]本技术涉及一种机器人标定设备，特别涉及一种工业机器人精度标定装置，其可以用于对机器人基坐标系位姿和机器人本体运动学参数进行标定，属于机器人运动学标定领域。

技术介绍

[0002]随着机器人应用技术的发展，制造业企业对工业机器人离线编程技术的应用需求越来越高，尤其是在汽车制造、航空制造等行业。目前，工业机器人通常具有较高重复定位精度，但其绝对定位精度偏低，这主要是由机器人运动学参数存在误差及机器人基坐标系难以精确定位的问题引起，从而影响了包括离线编程作业在内的一些机器人应用的可靠性和精度。而机器人运动学标定可以有效地提高机器人绝对定位精度，具有较大的研究意义。
[0003]根据是否标定机器人基坐标系与外界物理环境的转换关系，机器人运动学标定可分为绝对标定与相对标定。相对标定仅考虑机器人本体运动学参数误差的标定。而绝对标定在标定运动学参数的基础上，同时对机器人基坐标系的位姿进行标定。基坐标系是描述机器人关节坐标系及末端位置的基准，因此，对机器人基坐标系的准确标定是实现机器人精确位置控制的重要前提。
[0004]传统机器人标定方法通常借助外部测量设备获取机器人位姿误差信息，如激光跟踪仪等仪器，但存在成本高、设备笨重及操作技术门槛较高的缺点。因此，基于新型低成本标定装置的机器人标定方法被广泛研究。例如，CN107042528A公开了一种工业机器人标定系统，其主要包括一种设于机器人上的末端执行器和球心距固定的两个可移动目标球体，利用两球体之间的名义距离与实际距离之间的误差建立标定算法，实现对机器人本体运动学参数的标定，但由于采用距离误差模型，其标定结果的可靠性受限，且无法标定出机器人基坐标系的准确位置。

技术实现思路

[0005]本技术的主要目的在于提供一种工业机器人精度标定装置，从而克服现有技术中的不足。
[0006]为实现上述专利技术目的，本技术提供如下技术方案：
[0007]本技术实施例提供了一种工业机器人精度标定装置，其包括：三球座机构、末端测量机构、计数器及计算机；所述三球座机构相对于机器人的基座固定设置，所述末端测量机构通过机器人法兰与机器人连接；所述末端测量机构还经计数器与计算机连接，同时所述计算机与机器人连接，从而构成一闭环工作回路；其中，所述三球座机构包括三颗精密钢球和三个锥形球座，所述三颗精密钢球分别安装于三个锥形球座上，所述三个锥形球座固定在一等边三角形底板上，所述三颗精密钢球分别分布于所述等边三角形的三个顶角处。
[0008]在一些实施方式中，所述锥形球座还与磁性机构配合，所述精密钢球至少是在所
述磁性机构的磁力作用下安装于相应的锥形球座上。
[0009]在一些实施方式中，所述精密钢球为具有G5精度等级以上的钢球。
[0010]在一些实施方式中，所述磁性机构包括柱形永磁体和连接螺钉，所述连接螺钉通过所述永磁体上的安装孔将所述永磁体与所述底板固定连接。
[0011]在一些实施方式中，所述三球座机构和机器人的基座均固定在一工作台的台面上。
[0012]在一些实施方式中，所述底板通过多个螺纹连接件固定在工作台的台面上。
[0013]在一些实施方式中，所述末端测量机构包括多个位移传感器，其中每一位移传感器的测量端安装有具有球形测头的测针，在所述测针接触所述三球座机构中的精密钢球时，所述测针的球形测头的球心能产生轴向位移。
[0014]在一些实施方式中，所述末端测量机构包括三个位移传感器，所述三个位移传感器成环形布局且彼此相隔120
°
。
[0015]在一些实施方式中，所述三球座机构安装在机器人的目标工作空间附近。
[0016]在一些实施方式中，所述机器人对三球座机构进行测量的位姿均匀分布于所述三颗精密钢球周围的机器人工作空间。
[0017]在一些实施方式中，所述计数器通过有线或无线通信方式分别与末端测量机构、计算机连接，所述计算机通过有线或无线通信方式与机器人连接。
[0018]与现有技术相比，本技术实施例提供的工业机器人精度标定装置结构简单，具有便携、低成本、操作方便及测量精度可靠的优点，其中的关键部件如精密钢球、测针及高精度位移传感器等均可从现有成熟商业产品中选择，来源广泛，并且利用本技术的所述精度标定装置可以方便、准确地标定机器人基坐标系的位姿及机器人运动学参数，进而提高机器人绝对定位精度。
附图说明
[0019]图1a是本技术一实施例提供的工业机器人精度标定装置的结构示意图。
[0020]图1b是图1a中A部分的局部放大示意图。
[0021]图1c是图1a中B部分的局部放大示意图。
[0022]图1d是图1a中磁性机构的结构剖面图。
[0023]图2是本技术一实施例中三球座机构及末端测量机构的结构示意图。
[0024]图3是本技术一实施例中精密钢球与锥形球座的安装示意图。
[0025]附图标记说明：末端测量机构1、机器人2、三球座机构3、精密钢球4、工作台5、通讯线缆6、通讯线缆7、计数器8、通讯线缆9、计算机10、锥形球座11、永磁体12、底板13、测针14、位移传感器15、机器人法兰16、连接螺钉17。
具体实施方式
[0026]如前所述，鉴于现有技术的不足，例如现有机器人标定方法中所采用的测量设备昂贵且笨重、无法标定机器人基坐标系位姿等问题，本申请专利技术人经长期研究和实践，得以提出一种具有便携、低成本、精度可靠、操作方便等优点的机器人绝对精度标定系统，以及一种具备机器人运动学参数标定和机器人基坐标系位姿标定功能的绝对标定方法
[0027]以下结合实施例与附图对本技术作进一步详细描述，需要指出的是，以下实施例旨在便于对本技术的理解，而对其不起任何限定作用。
[0028]如图1a-图1d所示，本技术一实施例提供的一种工业机器人精度标定装置(如下简称“标定装置”)，其包括相对于机器人2(特别是机器人基座)固定设置的三球座机构3、末端测量机构1、计数器8和计算机10等。其中，所述末端测量机构1通过机器人法兰16与机器人2连接；所述末端测量机构1还经计数器8与计算机连接，同时所述计算机与机器人2连接，从而构成一闭环工作回路。
[0029]进一步的，所述计数器8可以通过有线或无线通信方式分别与末端测量机构1、计算机连接，所述计算机通过有线或无线通信方式与机器人2连接。例如，参阅图1a-图 1d，机器人2、末端测量机构1、计数器8和计算机10等可以通过通讯线缆6、7、9连接。
[0030]进一步的，所述三球座机构3和机器人2的基座均固定在一工作台5的台面上。
[0031]进一步的，请参阅图2所示，本实施例中所述三球座机构3包括一等边三角形底板 13、3颗精密钢球4、3个锥形球座11。其中，所述锥形球座11固定于底板13，所述三颗精密钢球4分别安装于三个锥形球座11上，且所述三颗精密钢球4分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业机器人精度标定装置，其特征在于包括：三球座机构（3）、末端测量机构（1）、计数器（8）及计算机；所述三球座机构（3）相对于机器人（2）的基座固定设置，所述末端测量机构（1）通过机器人法兰（16）与机器人（2）连接；所述末端测量机构（1）还经计数器（8）与计算机连接，同时所述计算机与机器人（2）连接，从而构成一闭环工作回路；其中，所述三球座机构（3）包括三颗精密钢球（4）和三个锥形球座（11），所述三颗精密钢球（4）分别安装于三个锥形球座（11）上，所述三个锥形球座（11）固定在一等边三角形底板（13）上，所述三颗精密钢球（4）分别分布于所述等边三角形的三个顶角处。2.根据权利要求1所述的工业机器人精度标定装置，其特征在于：所述锥形球座（11）还与磁性机构配合，所述精密钢球（4）至少是在所述磁性机构的磁力作用下安装于相应的锥形球座（11）上；和/或，所述精密钢球为具有G5精度等级以上的钢球。3.根据权利要求2所述的工业机器人精度标定装置，其特征在于：所述磁性机构包括柱形永磁体（12）和连接螺钉，所述连接螺钉通过所述永磁体（12）上的安装孔将所述永磁体（12）与所述底板（13）固定连接。4.根据权利要求1所述的工业机器人精度标定装置，其特征在于：所述三球座机构（3）和机器人（2）的基座...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂林，谷乐丰，方灶军，张昊，张驰，郑天江，刘强，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：新型
国别省市：