本發(fā)明涉及機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)器人關(guān)節(jié)零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)末端執(zhí)行裝置及其方法。

背景技術(shù)：

目前，所有的機(jī)器人品牌，在機(jī)器人組裝完成之后到出廠之前，需要對(duì)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行校準(zhǔn)。然而，傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法比較麻煩且低效，傳統(tǒng)的方法是通過一只千分尺逐一對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)軸進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)。如圖1所示，當(dāng)頂針接觸到V型槽的最低點(diǎn)時(shí)，記錄下數(shù)據(jù)，并標(biāo)記為零點(diǎn)，V型槽位于機(jī)器人關(guān)節(jié)處的圓周上。由于是通過人眼目測(cè)的方式記錄數(shù)據(jù)難免會(huì)造成失誤，難以保證絕對(duì)的可靠，且效率低下。即便是運(yùn)用傳感器式的千分尺，雖然能夠自動(dòng)記錄V型槽最低點(diǎn)，但還是需要通過人工對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)軸安裝卸載多次才能完成，依然不盡如人意。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種的機(jī)器人關(guān)節(jié)零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)末端執(zhí)行裝置，及相對(duì)于傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，能夠提高校準(zhǔn)精度及控制模型的精度，提高機(jī)器人的精度的器人關(guān)節(jié)零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)方法。

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種機(jī)器人關(guān)節(jié)零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)末端執(zhí)行裝置，包括安裝在機(jī)器人本體上的機(jī)械抓手、 以及外部的定位球，所述機(jī)械抓手由3個(gè)相互正交垂直的激光距離傳感器組成，所述3個(gè)激光距離傳感器通過接觸位于定位球的表面。

一種利用如權(quán)利要求1所述的裝置進(jìn)行校準(zhǔn)的機(jī)器人關(guān)節(jié)零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

1)兩次旋轉(zhuǎn)機(jī)器人本體上的第一軸一個(gè)角度α，并記錄下抓手所測(cè)量到的外部定位球的球心坐標(biāo)P₁、P₂和P₃；

2)畫出P₁P₂和P₂P₃的垂直平分線，它們的交點(diǎn)就是機(jī)器人的第一軸的旋轉(zhuǎn)中心位置P_x1；

3)同時(shí)，第一軸的軸向量Ax1可以通過向量叉積P₁P₂×P₂P₃的計(jì)算結(jié)果獲得；

4)重復(fù)上述步驟，分別測(cè)得機(jī)器人本體的其他各個(gè)軸的軸向量Axi及其旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)P_xi，獲得各個(gè)旋轉(zhuǎn)中心相互的距離之后，即獲得了機(jī)器人各關(guān)節(jié)間的長(zhǎng)度，同時(shí)，獲得了各個(gè)軸向量，即獲得了各個(gè)關(guān)節(jié)間的相對(duì)位置。而這些關(guān)節(jié)間長(zhǎng)度和關(guān)節(jié)的相對(duì)位置就是機(jī)器人關(guān)節(jié)校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行精確的校準(zhǔn)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明了一種新型的非接觸式激光傳感器抓手，用來進(jìn)行機(jī)器人關(guān)節(jié)的自動(dòng)校準(zhǔn)，具有精度高，無損耗、長(zhǎng)期性能穩(wěn)定等特點(diǎn)；以及一種自動(dòng)化的校準(zhǔn)方法，直接對(duì)各個(gè)軸的位置和向量進(jìn)行測(cè)量，避免了計(jì)算和模型誤差，提高了機(jī)器人的控制精度，降低了機(jī)器人的加工精度和成本；

現(xiàn)在一般機(jī)器人關(guān)節(jié)軸的校準(zhǔn)都需要耗費(fèi)大量人力，本發(fā)明大大節(jié)省了勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)的全自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)力。本發(fā)明還能提高機(jī)器人控制模型的精度，提高了機(jī)器人在實(shí)際使用過程中的絕對(duì)精度。

附圖說明

圖1為本現(xiàn)有的機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)校準(zhǔn)方法示意圖；

圖2為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中外部定位球的球心坐標(biāo)P的計(jì)算方法示意圖；

圖4為本發(fā)明的機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)校準(zhǔn)方法示意圖；

圖中標(biāo)示：1-機(jī)器人本體；2-機(jī)械抓手；3-定位球；4-激光距離傳感器。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。

圖2示出了本發(fā)明一種機(jī)器人關(guān)節(jié)零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)末端執(zhí)行裝置的一種實(shí)施方式，包括安裝在機(jī)器人本體1上的機(jī)械抓手2、以及外部的定位球3，所述機(jī)械抓手2由3個(gè)相互正交垂直的激光距離傳感器4組成，其分別為激光距離傳感器a、激光距離傳感器b和激光距離傳感器c，所述3個(gè)激光距離傳感器4通過接觸位于定位球3的表面。

如圖4所示的進(jìn)行校準(zhǔn)的機(jī)器人關(guān)節(jié)零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

1)兩次旋轉(zhuǎn)機(jī)器人本體上的第一軸一個(gè)角度α，并記錄下抓手所測(cè)量到的外部定位球的球心坐標(biāo)P₁、P₂和P₃；

如圖3所示，球心坐標(biāo)P_n(n＝1,2,3)，正視圖中虛線三角形的3個(gè)頂點(diǎn)表示3個(gè)激光傳感器投影到球面的測(cè)量點(diǎn)，由于球半徑已知為 R，很容易求得這3個(gè)點(diǎn)的外接圓半徑r和該圓到球心的距離d，以及球心位置Pc。

2)畫出P₁P₂和P₂P₃的垂直平分線，它們的交點(diǎn)就是機(jī)器人的第一軸的旋轉(zhuǎn)中心位置P_x1；

3)同時(shí)，第一軸的軸向量Ax1可以通過向量叉積P₁P₂×P₂P₃的計(jì)算結(jié)果獲得；

4)重復(fù)上述步驟，分別測(cè)得機(jī)器人本體的其他各個(gè)軸的軸向量Axi及其旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)P_xi，獲得各個(gè)旋轉(zhuǎn)中心相互的距離之后，即獲得了機(jī)器人各關(guān)節(jié)間的長(zhǎng)度，同時(shí)，獲得了各個(gè)軸向量，即獲得了各個(gè)關(guān)節(jié)間的相對(duì)位置。而這些關(guān)節(jié)間長(zhǎng)度和關(guān)節(jié)的相對(duì)位置就是機(jī)器人關(guān)節(jié)校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行精確的校準(zhǔn)。