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CN105865341B - 工业机器人空间位姿重复定位精度测量装置和方法 - Google Patents

工业机器人空间位姿重复定位精度测量装置和方法 Download PDF

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胡慧娟
徐良超
杨宇
田应仲
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Abstract

本发明涉及一种工业机器人空间位姿重复定位精度测量装置和方法。装置包括执行块，激光测距传感器，陀螺仪，特制球状接光屏，伸缩仪器支架，水平仪，调节螺钉，计算机，无线通讯模块。通过计算机来控制工业机器人机械手臂的运动，从而对机械手臂在x，y，z轴的位移进行控制。方法步骤为激光测距传感器和陀螺仪将采集到的数据通过无线通讯模块传递给计算机进行数据处理，生成一系列坐标值，在对这些数据进行计算得到误差值，最终计算出重复定位精度。本发明测量装置和方法在应用与测量时候更为方便，可以快速获得数据，装置结构简单可以应用与不同的场合，在工业机器人重复定位精度的测量过程中可以发挥较大的作用。

Description

工业机器人空间位姿重复定位精度测量装置和方法
技术领域
本发明涉及一种工业机器人空间位姿重复定位精度测量装置和方法。
背景技术
工业机器人是现代自动化发展的代表，被广泛应用在工业的各个领域，工业机器人在自动化发展的过程中代替人完成高质量的工作，不仅把人类从繁重的工作场所解放出来还提高了产品的生产效率，因此对工业机器人在运动中的空间上的准确定位以及速度、加速度的大小都有严格的要求。工业机器人的空间位姿重复定位精度是重要的技术参数，也是保证机械加工质量的重要因素之一。工业机器人末端执行器的高精度在线监测技术在机械加工和装配领域占据重要的位置，也是一项技术难题。目前常用的工业机器人重复定位精度的测量方法主要有视觉成像法，拉线编码器测量法和激光跟踪仪等方法。但是视觉成像法存在价格高、精度低的缺点，拉线编码器结构复杂，测量不方便，激光跟踪仪在进行工业机器人重复定位的过程中，必须限制机器人的运行速度在一定的范围内，否则就会出现丢光的现象，而且激光跟踪仪的价格昂贵。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种工业机器人空间位姿重复定位精度测量装置和方法，能够精确测量机器人末端执行器的重复定位精度。
为了达到上述目的，本发明采用下述的技术方案：
一种工业机器人空间位姿重复定位精度测量装置，包括执行块，激光测距传感器，陀螺仪，特制球状接光屏，伸缩仪器支架，水平仪，调节螺钉，计算机，无线通讯模块；所述陀螺仪嵌入执行块内部，激光测距传感器安装在执行块周围，发射和接收口垂直向下，激光测距传感器和陀螺仪跟随工业机器人机械手运动而运动，并通过无线模块和计算机相连，所述特制球状接光屏安装在伸缩仪器支架上；所述伸缩仪器支架的支架上安装有水平仪和调节螺钉，微调伸缩仪器支架的姿态，增加应用范围。
一种工业机器人空间位姿重复定位精度测量方法，包括如下步骤：
1）将特制球状接光屏安装在伸缩仪器支架上，放到目标位置，调节伸缩仪器支架下方的调节螺钉，观察水平仪并保证水平；
2）工业机器人的机械手带着执行块运动，沿着x，y，z方向调整执行块位移使其以达到合适的位置，使得激光测距传感器发出的光能够被特制球状接光屏接受；
3）执行块运动到要求的位置后，记录下其运动的参数，并利用计算机来控制机械手带动执行块重复运动直到满足测试次数，在执行块每次运动到该位置时，激光测距传感器都会将数据通过无线模块传递给计算机；
4）用计算机对获得的数据进行计算，最终计算出重复定位精度。
本发明与现有技术相比较，具有以下特点：
本发明测量装置和方法在应用与测量时候更为方便，可以快速获得数据，装置结构简单可以应用与不同的场合，在工业机器人重复定位精度的测量过程中可以发挥较大的作用。
附图说明
图1是本装置的结构示意图。
图2是传感器安装的结构示意图。
图3是实际测量时，光线与接光屏相对位置关系图。
图4是本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种工业机器人空间位姿重复定位精度测量装置，包括执行块1，激光测距传感器2，陀螺仪3，特制球状接光屏4，伸缩仪器支架5，水平仪6，调节螺钉7，计算机8，无线通讯模块9；所述陀螺仪3嵌入执行块1内部，激光测距传感器2安装在执行块1周围，发射和接收口垂直向下，激光测距传感器2和陀螺仪3跟随工业机器人机械手运动而运动，并通过无线模块9和计算机8相连，所述特制球状接光屏4安装在伸缩仪器支架5上；所述伸缩仪器支架5的支架上安装有水平仪6和调节螺钉7，微调伸缩仪器支架5的姿态，增加应用范围。
如图2所示，陀螺仪3安装在执行块1的内部，在执行块1运动的过程中就会记录下姿态的变化。激光测距传感器2安装在执行块1的周围，通过三个激光测距传感器2发出的三束光可以组成一个圆。通过陀螺仪3在每次运动过程中的不同的数据可以反映出机械手末端执行器在运动过程中的姿态的变化。
如图3所示，通过调整X，Y，Z轴的位置，使执行块1位于球状接光屏4正上方并记录下位置，激光测距传感器2的三束光打在球状接光屏4上，由三点可以得到一个平面，且三点构成的圆在平面上，由于得到了三点的坐标，因此很容易能够求出圆心O1的位置，重复操作机械手臂到指定的位置，激光测距传感器2打出的三束光可能不在原来的位置，如图3中的圆O2和O3通过计算可得出O2的位置。可以得到线段O1O2 和线段O1O3为重复运动两次后产生的位置重复定位精度误差。同理，根据这样的方法测量到满足测量次数为止。通过后期的计算机处理即可得到做后的位姿重复定位精度。
如图4所示，一种工业机器人空间位姿重复定位精度测量方法，包括如下步骤：
1）将特制球状接光屏4安装在伸缩仪器支架5上，放到目标位置，调节伸缩仪器支架5下方的调节螺钉7，观察水平仪6并保证水平；
2）工业机器人的机械手带着执行块1运动，沿着x，y，z方向调整执行块1位移使其以达到合适的位置，使得激光测距传感器2发出的光能够被特制球状接光屏4接受；
3）执行块1运动到要求的位置后，记录下其运动的参数，并利用计算机8来控制机械手带动执行块1重复运动直到满足测试次数，在执行块1每次运动到该位置时，激光测距传感器2都会将数据通过无线模块9传递给计算机8；
4）用计算机8对获得的数据进行计算，最终计算出重复定位精度。

Claims (2)

1.一种工业机器人空间位姿重复定位精度测量装置，其特征在于，包括执行块(1)，激光测距传感器(2)，陀螺仪(3)，特制球状接光屏(4)，伸缩仪器支架(5)，水平仪(6)，调节螺钉(7)，计算机(8)，无线通讯模块(9)；所述陀螺仪(3)嵌入执行块(1)内部，激光测距传感器(2)安装在执行块(1)周围，发射和接收口垂直向下，激光测距传感器(2)和陀螺仪(3)跟随工业机器人机械手运动而运动，并通过无线通讯模块(9)和计算机(8)相连，所述的特制球状接光屏(4)安装在伸缩仪器支架(5)上；所述伸缩仪器支架(5)的支架上安装有水平仪(6)和调节螺钉(7)，微调伸缩仪器支架(5)的姿态，增加应用范围。
2.一种工业机器人空间位姿重复定位精度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将特制球状接光屏(4)安装在伸缩仪器支架(5)上，放到目标位置，调节伸缩仪器支架(5)下方的调节螺钉(7)，观察水平仪(6)并保证水平；
2)工业机器人的机械手带着执行块(1)运动，沿着x，y，z方向调整执行块(1)位移使其以达到合适的位置，使得激光测距传感器(2)发出的光能够被特制球状接光屏(4)接收；
3)执行块(1)运动到要求的位置后，记录下其运动的参数，并利用计算机(8)来控制机械手带动执行块(1)重复运动直到满足测试次数，在执行块(1)每次运动到该位置时，激光测距传感器(2)都会将数据通过无线通讯模块(9)传递给计算机(8)；
4)用计算机(8)对获得的数据进行计算，最终计算出重复定位精度。
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