工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量裝置和方法。裝置包括執(zhí)行塊，激光測(cè)距傳感器，陀螺儀，特制球狀接光屏，伸縮儀器支架，水平儀，調(diào)節(jié)螺釘，計(jì)算機(jī)，無線通訊模塊。通過計(jì)算機(jī)來控制工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)機(jī)械手臂在x，y，z軸的位移進(jìn)行控制。方法步驟為激光測(cè)距傳感器和陀螺儀將采集到的數(shù)據(jù)通過無線通訊模塊傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成一系列坐標(biāo)值，在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到誤差值，最終計(jì)算出重復(fù)定位精度。本發(fā)明測(cè)量裝置和方法在應(yīng)用與測(cè)量時(shí)候更為方便，可以快速獲得數(shù)據(jù)，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可以應(yīng)用與不同的場(chǎng)合，在工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位精度的測(cè)量過程中可以發(fā)揮較大的作用。
【專利說明】
工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人是現(xiàn)代自動(dòng)化發(fā)展的代表，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化發(fā)展的過程中代替人完成高質(zhì)量的工作，不僅把人類從繁重的工作場(chǎng)所解放出來還提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，因此對(duì)工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中的空間上的準(zhǔn)確定位以及速度、加速度的大小都有嚴(yán)格的要求。工業(yè)機(jī)器人的空間位姿重復(fù)定位精度是重要的技術(shù)參數(shù)，也是保證機(jī)械加工質(zhì)量的重要因素之一。工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的高精度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在機(jī)械加工和裝配領(lǐng)域占據(jù)重要的位置，也是一項(xiàng)技術(shù)難題。目前常用的工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位精度的測(cè)量方法主要有視覺成像法，拉線編碼器測(cè)量法和激光跟蹤儀等方法。但是視覺成像法存在價(jià)格高、精度低的缺點(diǎn)，拉線編碼器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量不方便，激光跟蹤儀在進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位的過程中，必須限制機(jī)器人的運(yùn)行速度在一定的范圍內(nèi)，否則就會(huì)出現(xiàn)丟光的現(xiàn)象，而且激光跟蹤儀的價(jià)格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量裝置和方法，能夠精確測(cè)量機(jī)器人末端執(zhí)行器的重復(fù)定位精度。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案:
一種工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量裝置，包括執(zhí)行塊，激光測(cè)距傳感器，陀螺儀，特制球狀接光屏，伸縮儀器支架，水平儀，調(diào)節(jié)螺釘，計(jì)算機(jī)，無線通訊模塊;所述陀螺儀嵌入執(zhí)行塊內(nèi)部，激光測(cè)距傳感器安裝在執(zhí)行塊周圍，發(fā)射和接收口垂直向下，激光測(cè)距傳感器和陀螺儀跟隨工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，并通過無線模塊和計(jì)算機(jī)相連，所述特制球狀接光屏安裝在伸縮儀器支架上;所述伸縮儀器支架的支架上安裝有水平儀和調(diào)節(jié)螺釘，微調(diào)伸縮儀器支架的姿態(tài)，增加應(yīng)用范圍。
[0005]—種工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量方法，包括如下步驟:
1)將特制球狀接光屏安裝在伸縮儀器支架上，放到目標(biāo)位置，調(diào)節(jié)伸縮儀器支架下方的調(diào)節(jié)螺釘，觀察水平儀并保證水平；
2)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械手帶著執(zhí)行塊運(yùn)動(dòng)，沿著x，y，z方向調(diào)整執(zhí)行塊位移使其以達(dá)到合適的位置，使得激光測(cè)距傳感器發(fā)出的光能夠被特制球狀接光屏接受；
3)執(zhí)行塊運(yùn)動(dòng)到要求的位置后，記錄下其運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，并利用計(jì)算機(jī)來控制機(jī)械手帶動(dòng)執(zhí)行塊重復(fù)運(yùn)動(dòng)直到滿足測(cè)試次數(shù)，在執(zhí)行塊每次運(yùn)動(dòng)到該位置時(shí)，激光測(cè)距傳感器都會(huì)將數(shù)據(jù)通過無線模塊傳遞給計(jì)算機(jī)；
4)用計(jì)算機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，最終計(jì)算出重復(fù)定位精度。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下特點(diǎn):
本發(fā)明測(cè)量裝置和方法在應(yīng)用與測(cè)量時(shí)候更為方便，可以快速獲得數(shù)據(jù)，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可以應(yīng)用與不同的場(chǎng)合，在工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位精度的測(cè)量過程中可以發(fā)揮較大的作用。
【附圖說明】
[0007]圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是傳感器安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3是實(shí)際測(cè)量時(shí)，光線與接光屏相對(duì)位置關(guān)系圖。
[0010]圖4是本發(fā)明方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0012]如圖1所示，一種工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量裝置，包括執(zhí)行塊I，激光測(cè)距傳感器2，陀螺儀3，特制球狀接光屏4，伸縮儀器支架5，水平儀6，調(diào)節(jié)螺釘7，計(jì)算機(jī)8，無線通訊模塊9;所述陀螺儀3嵌入執(zhí)行塊I內(nèi)部，激光測(cè)距傳感器2安裝在執(zhí)行塊I周圍，發(fā)射和接收口垂直向下，激光測(cè)距傳感器2和陀螺儀3跟隨工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，并通過無線模塊9和計(jì)算機(jī)8相連，所述特制球狀接光屏4安裝在伸縮儀器支架5上;所述伸縮儀器支架5的支架上安裝有水平儀6和調(diào)節(jié)螺釘7，微調(diào)伸縮儀器支架5的姿態(tài)，增加應(yīng)用范圍。
[0013]如圖2所示，陀螺儀3安裝在執(zhí)行塊I的內(nèi)部，在執(zhí)行塊I運(yùn)動(dòng)的過程中就會(huì)記錄下姿態(tài)的變化。激光測(cè)距傳感器2安裝在執(zhí)行塊I的周圍，通過三個(gè)激光測(cè)距傳感器2發(fā)出的三束光可以組成一個(gè)圓。通過陀螺儀3在每次運(yùn)動(dòng)過程中的不同的數(shù)據(jù)可以反映出機(jī)械手末端執(zhí)行器在運(yùn)動(dòng)過程中的姿態(tài)的變化。
[0014]如圖3所示，通過調(diào)整X，Y，Z軸的位置，使執(zhí)行塊I位于球狀接光屏4正上方并記錄下位置，激光測(cè)距傳感器2的三束光打在球狀接光屏4上，由三點(diǎn)可以得到一個(gè)平面，且三點(diǎn)構(gòu)成的圓在平面上，由于得到了三點(diǎn)的坐標(biāo)，因此很容易能夠求出圓心O1的位置，重復(fù)操作機(jī)械手臂到指定的位置，激光測(cè)距傳感器2打出的三束光可能不在原來的位置，如圖3中的圓O2和O3通過計(jì)算可得出O2的位置?？梢缘玫骄€段O1O2和線段O1O3為重復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次后產(chǎn)生的位置重復(fù)定位精度誤差。同理，根據(jù)這樣的方法測(cè)量到滿足測(cè)量次數(shù)為止。通過后期的計(jì)算機(jī)處理即可得到做后的位姿重復(fù)定位精度。
[0015]如圖4所示，一種工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量方法，包括如下步驟:
1)將特制球狀接光屏4安裝在伸縮儀器支架5上，放到目標(biāo)位置，調(diào)節(jié)伸縮儀器支架5下方的調(diào)節(jié)螺釘7，觀察水平儀6并保證水平；
2)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械手帶著執(zhí)行塊I運(yùn)動(dòng)，沿著x，y，z方向調(diào)整執(zhí)行塊I位移使其以達(dá)到合適的位置，使得激光測(cè)距傳感器2發(fā)出的光能夠被特制球狀接光屏4接受；
3)執(zhí)行塊I運(yùn)動(dòng)到要求的位置后，記錄下其運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，并利用計(jì)算機(jī)8來控制機(jī)械手帶動(dòng)執(zhí)行塊I重復(fù)運(yùn)動(dòng)直到滿足測(cè)試次數(shù)，在執(zhí)行塊I每次運(yùn)動(dòng)到該位置時(shí)，激光測(cè)距傳感器2都會(huì)將數(shù)據(jù)通過無線模塊9傳遞給計(jì)算機(jī)8;
4)用計(jì)算機(jī)8對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，最終計(jì)算出重復(fù)定位精度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量裝置，其特征在于，包括執(zhí)行塊(I)，激光測(cè)距傳感器(2)，陀螺儀(3)，特制球狀接光屏(4)，伸縮儀器支架(5)，水平儀(6)，調(diào)節(jié)螺釘(7)，計(jì)算機(jī)(8)，無線通訊模塊(9);所述陀螺儀(3)嵌入執(zhí)行塊(I)內(nèi)部，激光測(cè)距傳感器(2)安裝在執(zhí)行塊(I)周圍，發(fā)射和接收口垂直向下，激光測(cè)距傳感器(2)和陀螺儀(3)跟隨工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，并通過無線模塊(9)和計(jì)算機(jī)(8)相連，所述的特制球狀接光屏(4)安裝在伸縮儀器支架(5)上;所述伸縮儀器支架(5)的支架上安裝有水平儀(6)和調(diào)節(jié)螺釘(7)，微調(diào)伸縮儀器支架(5)的姿態(tài)，增加應(yīng)用范圍。2.一種工業(yè)機(jī)器人空間位姿重復(fù)定位精度測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將特制球狀接光屏(4)安裝在伸縮儀器支架(5)上，放到目標(biāo)位置，調(diào)節(jié)伸縮儀器支架(5)下方的調(diào)節(jié)螺釘(7)，觀察水平儀(6)并保證水平； 2)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械手帶著執(zhí)行塊(I)運(yùn)動(dòng)，沿著x，y，z方向調(diào)整執(zhí)行塊(I)位移使其以達(dá)到合適的位置，使得激光測(cè)距傳感器(2)發(fā)出的光能夠被特制球狀接光屏(4)接受； 3)執(zhí)行塊(I)運(yùn)動(dòng)到要求的位置后，記錄下其運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，并利用計(jì)算機(jī)(8)來控制機(jī)械手帶動(dòng)執(zhí)行塊(I)重復(fù)運(yùn)動(dòng)直到滿足測(cè)試次數(shù)，在執(zhí)行塊(I)每次運(yùn)動(dòng)到該位置時(shí)，激光測(cè)距傳感器(2)都會(huì)將數(shù)據(jù)通過無線模塊(9)傳遞給計(jì)算機(jī)(8); 4)用計(jì)算機(jī)(8)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，最終計(jì)算出重復(fù)定位精度。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK105865341SQ201610361273
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月28日
【發(fā)明人】胡慧娟, 徐良超, 楊宇, 田應(yīng)仲
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)