本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人定位精度測試儀，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)外機(jī)器人發(fā)展迅速，各類機(jī)器人產(chǎn)品正大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其中機(jī)器人最為關(guān)鍵的幾個技術(shù)指標(biāo)包括位姿、距離和軌跡的準(zhǔn)確度和重復(fù)性，而這幾項(xiàng)性能指標(biāo)又以位姿的準(zhǔn)確度和重復(fù)性為重，機(jī)器人位姿準(zhǔn)確度性能的好壞將直接影響到距離和位姿的準(zhǔn)確度和重復(fù)性。

評價一臺機(jī)器人的位姿準(zhǔn)確度性能的優(yōu)劣，通常使用專門的測試儀進(jìn)行測試，通過對測試數(shù)據(jù)的對比分析，判斷機(jī)器人的性能好壞程度。目前絕大部分機(jī)器人廠家使用的測試儀是激光跟蹤儀，不僅購買價格昂貴，而且要求操作工有一定的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，操作程序也比較復(fù)雜，后續(xù)部件的維修、更換成本也較高。

例如，中國專利文獻(xiàn)CN104613872A公開了一種用于測量工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位精度的測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)為檢測裝置通過數(shù)據(jù)采集單元連接到數(shù)據(jù)處理終端；檢測裝置為支架滑動桿上設(shè)有三個軸向支架，軸向支架上安裝有三個激光位移傳感器在空間上互異垂直的；在工業(yè)機(jī)器人到達(dá)傳感器的測試中心范圍時，將三路光線投射到機(jī)器人的末端測得工業(yè)機(jī)器人在空間三坐標(biāo)軸的位置。雖然該測試系統(tǒng)測量精度較高，但對操作人員的技術(shù)要求較高，一般工作人員無法完成操作。

因而，本實(shí)用新型旨在提供一種攜帶、使用方便，操作及后期維護(hù)容易的機(jī)器人定位精度測試儀，能夠滿足大眾機(jī)器人廠家使用，且一般技術(shù)人員即可進(jìn)行有效操作，便于大面積推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對目前市面上推廣的激光跟蹤儀存在的弊端，本實(shí)用新型提出了一種新的機(jī)器人定位精度測試儀。

術(shù)語解釋：

點(diǎn)位示教：示教再現(xiàn)是一種可重復(fù)再現(xiàn)通過示教編程存儲起來的作業(yè)程序的機(jī)器人?！笆窘叹幊獭敝竿ㄟ^下述方式完成程序的編制:由人工操作示教盒(與控制系統(tǒng)相連接的一種手持裝置，用以對機(jī)器人進(jìn)行編程或使之運(yùn)動)來使機(jī)器人完成預(yù)期的動作；機(jī)器人的每個動作都是有多個空間點(diǎn)位的連續(xù)變化來完成，而每個點(diǎn)位都是有示教和示教得來，因此我們將這些點(diǎn)的示教工作簡稱為點(diǎn)位示教。

測試點(diǎn)：工業(yè)機(jī)器人在本申請點(diǎn)位示教過程中會有多個示教點(diǎn)，但是只有一個示教點(diǎn)可以和測試傳感器相接觸并使傳感器有測試數(shù)據(jù)輸出，因此我們把該點(diǎn)稱為測試點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種機(jī)器人定位精度測試儀，其特征在于，包括：

測試主體，包括用于測量的五個接觸式傳感器，五個接觸式傳感器的軸線相交于一點(diǎn)，五個接觸式傳感器通過傳感器信號處理模塊與通訊模塊連接，通訊模塊與計算機(jī)連接；

標(biāo)準(zhǔn)測試球，與測試主體相配合完成機(jī)器人定位精度的測試。

優(yōu)選的，所述五個接觸式傳感器采用以下方式布置：四個接觸式傳感器位于同一水平面內(nèi)且成90°夾角設(shè)置、一個接觸式傳感器位于水平面正下方。

優(yōu)選的，所述測試主體還包括固定框、上蓋、下蓋和殼體，五個接觸式傳感器通過固定框進(jìn)行位置固定并置于殼體內(nèi)，殼體的頂部連接上蓋、底部連接下蓋，上蓋上開有供標(biāo)準(zhǔn)測試球進(jìn)入的測試口。

優(yōu)選的，所述傳感器信號處理模塊也位于殼體內(nèi)，通訊模塊位于殼體外與傳感器信號處理模塊電連接。

優(yōu)選的，所述接觸式傳感器選用接觸式筆形傳感器。

優(yōu)選的，所述測試儀還包括支撐架，支撐架與殼體底部可拆卸式連接，用于固定支撐測試主體。

優(yōu)選的，所述支撐架選用伸縮桿三角架。此設(shè)計的好處在于，三角架可以適應(yīng)多種地面，能夠保持測試主體的穩(wěn)定性，保證后續(xù)測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選的，所述支撐架與殼體底部螺紋連接或卡扣連接。

優(yōu)選的，所述標(biāo)準(zhǔn)測試球選用鋼球。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型機(jī)器人定位精度測試儀設(shè)計巧妙、結(jié)構(gòu)合理，采用接觸式傳感器并配合標(biāo)準(zhǔn)測試球，通過接觸式傳感器伸縮量變化計算出被測機(jī)器人的位姿準(zhǔn)確度和位姿重復(fù)性，以此可以提高機(jī)器人位姿的準(zhǔn)確度。本測試儀使用方便，測量過程易于操作，同時測量準(zhǔn)確度高，其具有顯著效果和良好作用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型中測試主體的立體圖Ⅰ；

圖2為本實(shí)用新型中測試主體的立體圖Ⅱ；

圖3為本實(shí)用新型中測試主體的主視圖；

圖4為本實(shí)用新型中測試主體的俯視圖；

圖5為本實(shí)用新型中測試主體的剖面圖；

圖6為本實(shí)用新型中支撐架的立體圖；

圖7為本實(shí)用新型中測試儀的立體圖；

圖8為本實(shí)用新型中測試儀與標(biāo)準(zhǔn)球配合作業(yè)示意圖；

圖9為本實(shí)用新型測試儀的測試原理示意圖；

其中：1、測試口；2、上蓋；3、凸沿；4、通訊模塊；5、接觸式傳感器；6、殼體；7、傳感器信號處理模塊；8、下蓋；9、支撐架；10、固定框；11、標(biāo)準(zhǔn)測試球；12、計算機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但不限于此。

實(shí)施例1：

如圖1至圖8所示，本實(shí)施例提供一種機(jī)器人定位精度測試儀，包括測試主體、支撐架9以及配合使用的標(biāo)準(zhǔn)測試球11三部分，其中：

測試主體，包括用于測量的五個接觸式傳感器5，五個接觸式傳感器5的軸線通過一固定框10相交于一點(diǎn)，五個接觸式傳感器5通過傳感器信號處理模塊7與通訊模塊4連接，通訊模塊4與計算機(jī)12連接；本實(shí)施例中，接觸式傳感器5選用基恩士GT2-P12K筆形傳感器，傳感器信號處理模塊7選用基恩士GT2-500，通訊模塊4選用基恩士DL-RS1A；接觸式傳感器5通過專用線纜與傳感器信號處理模塊7連接，傳感器信號處理模塊7與通訊模塊4通過模塊上預(yù)留的對接插口連接，通訊模塊4通過標(biāo)準(zhǔn)RS232通訊電纜與計算機(jī)12連接。

支撐架9，用于支撐固定測試主體；本實(shí)施例中，支撐架9選用伸縮桿三角架，伸縮桿三角架可以調(diào)節(jié)高度和角度，能夠適應(yīng)多種地面，保證支撐的穩(wěn)定性，確保測試過程中的準(zhǔn)確性。

標(biāo)準(zhǔn)測試球11，與測試主體相配合完成機(jī)器人定位精度的測試；本實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)測試球11選用鋼球。

固定框10為一開有凹腔的正方體，五個傳感器通過左右前后下貫穿固定框10，傳感器的接觸端位于凹腔內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)測試球11可以從凹腔頂部的開口進(jìn)入到五個傳感器的測試區(qū)域內(nèi)。將固定框10安裝于一殼體6內(nèi)，保證五個傳感器正常工作，殼體6的頂部通過一上蓋2連接，上蓋2上開設(shè)一測試口1，該測試口1位于測試區(qū)域的正上方且略大于標(biāo)準(zhǔn)測試球即可，既可保證測試球進(jìn)入，又避免測試口過大有異物進(jìn)入損壞傳感器，殼體6的底部通過下蓋8密封。

五個接觸式傳感器5采用以下方式布置：四個接觸式傳感器位于同一水平面內(nèi)且成90°夾角設(shè)置、一個接觸式傳感器位于水平面正下方，即五個傳感器貫穿固定框左右前后下五個壁的中心且進(jìn)入凹腔內(nèi)的長度相同。

傳感器信號處理模塊7也位于殼體6內(nèi)并與五個傳感器連接，當(dāng)接觸式筆形傳感器發(fā)生位移量變化時，傳感器信號處理模塊7會采集到五個傳感器的變化量，后續(xù)通過通訊模塊4將變化量數(shù)據(jù)傳輸給計算機(jī)12，通訊模塊位4于殼體6外通過模塊上預(yù)留的插接口與傳感器信號處理模塊7連接。

殼體6的底部有向外延伸的凸沿3，凸沿3上有螺栓孔，殼體6通過螺栓連接于伸縮桿三角架的頂端。

該測試儀的工作原理：選用五個接觸式筆形傳感器安裝在五個相互正交的面上，五個傳感器軸線相交于一點(diǎn)。被測標(biāo)準(zhǔn)球由機(jī)器人攜帶并在傳感器軸線交點(diǎn)處進(jìn)入，因標(biāo)準(zhǔn)球多次的重復(fù)進(jìn)入定位點(diǎn)有差異，通過傳感器的輸出可測得球心的位置變化，以此來確定被測機(jī)器人的位姿準(zhǔn)確度和位姿重復(fù)性，從而為提高機(jī)器人位姿準(zhǔn)確度提供指導(dǎo)。

此測試儀以直角坐標(biāo)系為基礎(chǔ)，X軸、Y軸各有兩個傳感器，Z軸一個傳感器。測試算法為通過X軸兩傳感器測量數(shù)據(jù)相對變化量得出標(biāo)準(zhǔn)球在此直角坐標(biāo)系內(nèi)X軸向的球心變化量δx，同理測出標(biāo)準(zhǔn)球在Y軸向的球心變化量δy，Z軸單傳感器測出標(biāo)準(zhǔn)球在Z軸向的球心絕對變化量δz。由直角坐標(biāo)系內(nèi)兩點(diǎn)間距離計算方法得出，標(biāo)準(zhǔn)球兩次測試球心的變化量為

實(shí)施例2：

一種機(jī)器人定位精度測試儀，結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1所述，其不同之處在于：殼體6的底部通過卡扣與伸縮桿三角架的頂端連接?？圻B接更為方便，可實(shí)現(xiàn)快速拆卸。

實(shí)施例3：

如圖9所示，一種機(jī)器人定位精度測試儀的接觸式測量方法，利用實(shí)施例1所述的測試儀，具體操作過程如下：

(1)將標(biāo)準(zhǔn)測試球11安裝到機(jī)器人末端進(jìn)行點(diǎn)位示教，將測試點(diǎn)落在測試儀的五個接觸式傳感器5的測試區(qū)域內(nèi)；

(2)任意設(shè)置機(jī)器人非測試點(diǎn)作為機(jī)器人測試時的運(yùn)動點(diǎn)；

(3)首次將標(biāo)準(zhǔn)測試球11送入測試口1中，五個接觸式傳感器5分別測得當(dāng)前變形量并將當(dāng)前變形量通過傳感器信號處理模塊7、通訊模塊4傳輸給計算機(jī)12，計算機(jī)軟件記錄此時接觸式傳感器的當(dāng)前變形量作為標(biāo)準(zhǔn)測試球的心點(diǎn)位置數(shù)據(jù)并進(jìn)行傳感器清零；

(4)機(jī)器人動作將標(biāo)準(zhǔn)測試球11帶出測試口1，并運(yùn)行到步驟(2)中設(shè)置的運(yùn)動點(diǎn)，然后機(jī)器人再運(yùn)行回到步驟(1)中的測試點(diǎn)，第二次將標(biāo)準(zhǔn)測試球11送入測試口1中，第二次測量的五個傳感器的變形量與首次測量的五個傳感器的變形量之間的相對差值，得出第二次標(biāo)準(zhǔn)測試球的心點(diǎn)變化量；

(5)依照步驟(4)的方法，機(jī)器人多次在運(yùn)動點(diǎn)和測試點(diǎn)之間動作，多次將標(biāo)準(zhǔn)測試球送入測試口中，每次測量的五個傳感器的變形量與首次測量的五個傳感器的變形量之間的相對差值，得出每次標(biāo)準(zhǔn)測試球的心點(diǎn)變化量。