一種三自由度并聯(lián)機器人的零點標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三自由度并聯(lián)機器人的零點標(biāo)定方法，采用如下步驟：一)在固定平臺和末端平臺之間安裝一把帶刻度的伸縮尺；二)在三自由度并聯(lián)機器人的工作空間內(nèi)建立一個空間直角坐標(biāo)系；三)控制機器人末端平臺在其工作空間范圍內(nèi)沿x方向移動一個固定向量、沿y方向移動一個固定向量、沿z方向移動一個固定向量，并分別記錄下伸縮尺的相應(yīng)讀數(shù)；四)通過計算獲得機器人末端平臺經(jīng)三次移動后所處位置處機器人主動臂與水平面的夾角，進而求出三次移后主動臂與其理論零位的夾角，然后使主動臂驅(qū)動電機驅(qū)動主動臂旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，至其工作空間范圍內(nèi)的理論零位。本發(fā)明能夠在三自由度并聯(lián)機器人零點丟失的情況下簡易、快速、精確地找回零點。
【專利說明】一種三自由度并聯(lián)機器人的零點標(biāo)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)機器人的標(biāo)定【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說涉及一種三自由度并聯(lián)機械 手的零點標(biāo)定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 并聯(lián)機器人具有無累積誤差、精度較高，結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力大等優(yōu)點，已 廣泛應(yīng)用于軍事工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、運動模擬等生活的方方面面。零點是機器人坐標(biāo)系的基 準(zhǔn)，無法確定零點的機器人就沒有辦法判斷自身位置，更不用說精確控制其運動到指定位 置。通常工業(yè)機器人在出廠之前均會對機器人的機械參數(shù)進行標(biāo)定，給出工業(yè)機器人各連 桿的參數(shù)與零點位置。但在一些特殊情況下，如突然斷電、與環(huán)境發(fā)生碰撞、超越機械極限 位置、手動移動機器人關(guān)節(jié)等均會造成零點的丟失，如何簡易、快速并精確地找到機器人零 點位置是精確控制機器人運動的前提和保證。然而，目前三自由度并聯(lián)機器人的零點標(biāo)定 方法主要是采用外部傳感器來進行標(biāo)定，或人工使用水平尺等工具標(biāo)定。沒有比較簡易精 確的方法使失去零點的機器人找回零點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種三自由度并聯(lián)機器人的零 點標(biāo)定方法，采用該方法能夠在三自由度并聯(lián)機器人零點丟失的情況下簡易、快速、精確地 找回零點，以提高并聯(lián)機器人在運動過程中的精度。
[0004] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種三由度并聯(lián) 機器人的零點標(biāo)定方法，采用如下步驟：
[0005] -）在固定平臺和末端平臺之間安裝一把帶刻度的伸縮尺，所述固定平臺和所述 末端平臺分別通過一個球副與所述伸縮尺的端部連接；
[0006] 二）在三自由度并聯(lián)機器人的工作空間內(nèi)建立一個空間直角坐標(biāo)系，并將直角坐 標(biāo)系的原點設(shè)定在固定平臺上；
[0007] 三）使機器人末端平臺處于工作空間范圍內(nèi)的任意一個位置，并記錄下當(dāng)前初始 位置伸縮尺的讀數(shù)H 1，然后控制機器人末端平臺沿X方向移動一個固定向量m = (a，0, 0)， 并記錄下首次移動后伸縮尺的讀數(shù)H2，接著再控制機器人末端平臺沿y方向移動一個固定 向量η = (0, b，0)，并記錄下再次移動后伸縮尺的讀數(shù)H3，最后控制機器人末端平臺沿z方 向移動一個固定向量P = (〇, 〇, c)，并記錄下第三次移動后伸縮尺的刻度H4 ;機器人末端平 臺的三次移動必須保證均在機器人工作空間范圍內(nèi)完成；
[0008] 四）通過計算獲得機器人末端平臺經(jīng)三次移動后所處位置處的坐標(biāo)；然后根據(jù)相 應(yīng)的向量公式計算即可得到三次移動后所處位置處機器人主動臂與水平面的夾角，從而求 出三次移動后主動臂與其理論零位的夾角，然后使主動臂的驅(qū)動電機驅(qū)動主動臂旋轉(zhuǎn)相應(yīng) 角度，至其工作空間范圍內(nèi)的理論零位，完成三自由度并聯(lián)機器人的零點標(biāo)定工作。
[0009] 所述步驟二）建立的空間直角坐標(biāo)系Ο-xyz,以三個主動臂旋轉(zhuǎn)中心的內(nèi)切圓的 中點為坐標(biāo)系的原點0,以其中一個主動臂的旋轉(zhuǎn)中心與原點O的連線為y軸，原點O到主 動臂旋轉(zhuǎn)中心的方向為y軸正方向；z軸過坐標(biāo)原點0,并與水平面垂直，以原點0向上為正 方向；過坐標(biāo)原點0,并與Ο-yz平面垂直的為X軸，其正方向根據(jù)右手定則確定；
[0010] 所述步驟一），使伸縮尺與固定平臺固聯(lián)的位置位于z軸的負半軸；
[0011] 所述步驟四），通過計算得出機器人末端平臺三次移動后所處位置處的坐標(biāo)

【權(quán)利要求】
1. 一種三自由度并聯(lián)機器人的零點標(biāo)定方法，其特征在于，采用如下步驟： 一） 在固定平臺和末端平臺之間安裝一把帶刻度的伸縮尺，所述固定平臺和所述末端 平臺分別通過一個球副與所述伸縮尺的端部連接； 二） 在三自由度并聯(lián)機器人的工作空間內(nèi)建立一個空間直角坐標(biāo)系，并將直角坐標(biāo)系 的原點設(shè)定在固定平臺上； 三） 使機器人末端平臺處于工作空間范圍內(nèi)的任意一個位置，并記錄下該初始位置伸 縮尺的讀數(shù)H1，然后控制機器人末端平臺沿X方向移動一個固定向量m = (a，0, 0)，并記錄 下首次移動后伸縮尺的讀數(shù)H2，接著再控制機器人末端平臺沿y方向移動一個固定向量n =(〇, b，0)，并記錄下再次移動后伸縮尺的讀數(shù)H3，最后控制機器人末端平臺沿z方向移動 一個固定向量P = (〇, 〇, c)，并記錄下第三次移動后伸縮尺的刻度H4 ;機器人末端平臺的三 次移動必須保證均在機器人工作空間范圍內(nèi)完成； 四） 通過計算獲得機器人末端平臺經(jīng)三次移動后所處位置處的坐標(biāo)；然后根據(jù)相應(yīng) 的向量公式計算即可得到三次移動后所處位置處機器人主動臂與水平面的夾角，進而求出 三次移動后主動臂與其理論零位的夾角，然后使主動臂的驅(qū)動電機驅(qū)動主動臂旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角 度，至其工作空間范圍內(nèi)的理論零位，完成三自由度并聯(lián)機器人的零點標(biāo)定工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度并聯(lián)機器人的零點標(biāo)定方法，其特征在于，所述步 驟二）建立的空間直角坐標(biāo)系〇-xyz，以三個主動臂旋轉(zhuǎn)中心的內(nèi)切圓的中點為坐標(biāo)系的 原點〇,以其中一個主動臂的旋轉(zhuǎn)中心與原點O的連線為y軸，原點O到主動臂旋轉(zhuǎn)中心的 方向為y軸正方向；z軸過坐標(biāo)原點0,并與水平面垂直，以原點0向上為正方向；過坐標(biāo)原 點〇,并與〇-yz平面垂直的為X軸，其正方向根據(jù)右手定則確定； 所述步驟一），使伸縮尺與固定平臺固聯(lián)的位置位于z軸的負半軸； 所述步驟四），通過計算得出機器人末端平臺三次移動后所處位置處的坐標(biāo) P， (x+a, y+b, z+c),
與從動臂的桿長，r為末端平臺的位置矢量，ei(i = 1，2, 3)為主動臂旋轉(zhuǎn)中心距的位置矢 量，Pi表示固定平臺結(jié)構(gòu)角，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度并聯(lián)機器人的零點標(biāo)定方法，其特征在于，所述伸 縮尺的測量精度不大于0. 02mm。
【文檔編號】B25J9/16GK104354166SQ201410364801
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】楊文明, 梅江平, 田二勛, 賈凱凱 申請人:天津大學(xué)