CN107643031A - 机器人重复定位精度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人重复定位精度检测装置及方法，所述装置具有三个分别设置于方向相互垂直的三轴方向上的测量表，且三个测量表的测量头指向同一测量区域，机器人多次根据预设的定位指令的而令固定于其上的测量块定位至所述测量区域，且通过三个测量表对定位至所述测量区域的测量块进行位置测量，并根据多次测量结果计算机器人的定位精度。本发明结构简单、易于操作、且成本低。

Description

机器人重复定位精度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及机器人运行精度检测领域，特别是涉及一种机器人重复定位精度检测装置及方法。

背景技术

在机器人的研发、制造上，尤其是工业机器人，我国与工业发达国家的差距较大，主要表现在关键零部件基础薄弱、可靠性和精度不高。

重复定位精度作为机器人的一项重要的技术参数，其测量是机器人出厂前的必检项目之一。

目前，测量机器人重复定位精度检测设备主要有激光跟踪仪和三坐标测量仪。其中，激光跟踪仪测量实施过程简单、测量精度高，但是设备昂贵，不是大部分中小企业所负担得起的。另外，测量过程中，激光需要一直跟踪机器人末端的靶球，机器人运动速度不能很高，否则容易出现断光。而三坐标测量仪测量实施过程中，机器人与三坐标测量仪之间需要进行动作协调，否则容易造成干涉，损坏测量仪，操作比较繁琐，设备也比较昂贵。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种机器人重复定位精度检测装置及方法，用于解决现有技术中机器人定位精度检测装置昂贵、结构复杂、且操作过程繁琐等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种机器人重复定位精度检测装置，包括：第一测量表，包括第一测量头，第二测量表，包括第二测量头，所述第二测量头被设置为与所述第一测量头垂直；第三测量表，包括第三测量头，所述第三测量头被设置为同时与所述第一测量头和所述第二测量头垂直，且所述第一测量头、第二测量头、以及第三测量头均朝向一测量区域设置；测量块，为长方体结构，设置于所述机器人的待测位置，以供在所述机器人多次执行预设的定位指令时，所述测量块多次从一初始位置定位至所述测量区域，且当所述测量块定位至所述测量区域时，所述测量块的三个相互垂直且相邻的面，分别与所述第一测量头、第二测量头、以及第三测量头相接触，以分别在所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表上形成相应的读数。

于本发明一具体实施例中，通过人为读取或通过一处理模块自动读取所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表的读数，以根据获取的所述读数计算所述机器人的定位精度，其中，所述处理模块分别与所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表电连接。

于本发明一具体实施例中，所述检测装置还包括：底板；底板支柱，垂直于所述底板的固定于所述底板；第一安装支柱，垂直的固定于所述底板支柱上；第二安装支柱，垂直的固定于所述底板支柱上，所述第二安装支柱与所述第一安装支柱相互垂直；第三安装支柱，垂直的固定于所述底板支柱上；所述第一测量表固定于所述第一安装支柱上，且所述第一测量头与所述第二安装支柱平行；所述第二测量表，固定安装于所述第二安装支柱上，且所述第二测量头与所述第一安装支柱平行，所述第三测量表，固定安装于所述第三安装支柱，且所述第三测量头与所述底板支柱平行。

于本发明一具体实施例中，所述第一安装支柱通过第一支柱固定夹固定于所述底板支柱上，所述第二安装支柱通过第二支柱固定夹固定于所述底板支柱上，所述第三安装支柱通过第三支柱固定夹固定于所述底板支柱上，且在所述第一支柱固定夹上设置有第一定位部，在所述第二支柱固定夹上设置有第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部的配合，以令所述第一安装支柱与所述第二安装支柱呈垂直的设置；所述第一测量表通过第一测量表固定夹固定于所述第一安装支柱上，所述第二测量表通过第二测量表固定夹固定于所述第二安装支柱上，所述第三测量表通过第三测量表固定夹固定于所述第三安装支柱上。

于本发明一具体实施例中，所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表为百分表或千分表。

于本发明一具体实施例中，所述测量块固定于所述机器人的法兰末端。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种机器人重复定位精度检测方法，应用如上任一项所述的机器人重复定位精度检测装置对所述机器人的重复定位精度进行检测。

于本发明一具体实施例中，测量开始前，令所述机器人根据所述预设的定位指令运行至所述测量区域，并调整所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表的位置，以令所述测量块的三个相互垂直且相邻的面分别与所述第一测量头、第二测量头、以及第三测量头相接触。

于本发明一具体实施例中，所述机器人执行所述预设的定位指令时，令所述测量块以预设的运行方向从所述初始位置移动至所述测量区域，以令所述第一测量头、第二测量头、以及第三测量头通过与所述测量块相应的面的相互作用，而执行伸或缩的操作。

于本发明一具体实施例中，测量时，先以预设的顺序执行以下步骤：只设置第一测量表，令所述机器人多次运行与所述第一测量表对应的定位指令，且获取第一测量表的读数，并根据所述第一测量表的读数获取与所述第一测量表对应方向的定位精度；只设置第二测量表，令所述机器人多次运行与所述第二测量表对应的定位指令，且获取第二测量表的读数，并根据所述第二测量表的读数获取与所述第二测量表对应方向的定位精度；只设置第三测量表，令所述机器人多次运行与所述第三测量表对应的定位指令，且获取第三测量表的读数，并根据所述第三测量表的读数获取与所述第三测量表对应方向的定位精度；之后，将获取的各方向的定位精度进行合成，以计算所述机器人的定位精度。

如上所述，本发明的机器人重复定位精度检测装置及方法，所述装置具有三个分别设置于方向相互垂直的三轴方向上的测量表，且三个测量表的测量头指向同一测量区域，机器人多次根据预设的定位指令的而令固定于其上的测量块定位至所述测量区域，且通过三个测量表对定位至所述测量区域的测量块进行位置测量，并根据多次测量结果计算机器人的定位精度。本发明结构简单、易于操作、且成本低。

附图说明

图1显示为本发明的机器人重复定位精度检测装置在一具体实施例中的结构示意图。

图2显示为本发明的机器人重复定位精度检测装置在一具体实施例中的结构示意图。

元件标号说明

100 机器人重复定位精度检测装置

101 底板

102 底板支柱

103 第一安装支柱

104 第一支柱固定夹

105 第一测量表

106 第一测量表固定夹

107 第二安装支柱

108 第二支柱固定夹

109 第二测量表

110 第二测量表固定夹

111 第三安装支柱

112 第三支柱固定夹

113 第三测量表

114 第三测量表固定夹

115 第一测量头

116 第二测量头

117 第三测量头

118 测量区域

119 测量块

120 法兰

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

传统的通过激光测量检测机器人精度的方式，例如检测过程中，机器人手持测量块到达测量点后，中央控制单元发送采集指令给信号采集模块，激光测距传感器测得的模拟量经信号采集模块转换成数字量，传回到中央控制单元进行后处理。此类装置测量精度高，测量实施过程简单，但是系统搭建和后处理软件开发有点复杂，适合于规模化测量；对于样机或小批量测量则没有必要专门制备这样一套装置。因此，针对样机或小批量机器人的重复定位精度的测量，开发一种测量精度高、构造及实施过程简单、成本不高的装置具有比较大的现实意义。

本发明一具体实施例中，提出的机器人重复定位精度检测装置包括：第一测量表，包括第一测量头，第二测量表，包括第二测量头，所述第二测量头被设置为与所述第一测量头垂直；第三测量表，包括第三测量头，所述第三测量头被设置为同时与所述第一测量头和所述第二测量头垂直，且所述第一测量头、第二测量头、以及第三测量头均朝向一测量区域设置；测量块，为长方体结构，设置于所述机器人的待测位置，以供在所述机器人多次执行预设的定位指令时，所述测量块多次从一初始位置定位至所述测量区域，且当所述测量块定位至所述测量区域时，所述测量块的三个相互垂直且相邻的面，分别与所述第一测量头、第二测量头、以及第三测量头相接触，以分别在所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表上形成相应的读数。

于本发明一具体实施例中，通过人为读取或通过一处理模块自动读取所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表的读数，以根据获取的所述读数计算所述机器人的定位精度，其中，所述处理模块分别与所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表电连接。优选的，所述处理模块可以设置于所述机器人中。

于本发明一具体实施例中，参阅图1，显示为一具体实施例中所述机器人重复定位精度检测装置的结构示意图，所述检测装置100包括：

底板101；所述底板101为水平设置。

底板支柱102，垂直于所述底板101的固定于所述底板101；优选的，为了方便测量且为了方便本装置的其他器件的设置，所述底板支柱102固定于所述底板101的边角一侧。所述底板支柱102优选为圆形支柱。

第一安装支柱103，垂直的固定于所述底板支柱102上；优选的，所述第一安装支柱103通过如图1所示的第一支柱固定夹104固定于所述底板支柱102上；所述第一安装支柱103在所述底板支柱102上的固定位置，可由所述第一支柱固定夹104调节。所述第一测量表105通过如图1所示的第一测量表固定夹106固定于所述第一安装支柱103上。所述第一测量表105在所述第一安装支柱103上的固定位置，可由所述第一测量表固定夹106自由调节。

第二安装支柱107，垂直的固定于所述底板支柱102上，所述第二安装支柱107与所述第一安装支柱103相互垂直；优选的，所述第二安装支柱107通过如图1所示的第二支柱固定夹108固定于所述底板支柱102上；且第二测量表109通过如图1所示的第二测量表固定夹110固定于所述第二安装支柱107上。所述第二安装支柱107在所述底板支柱102上的固定位置，可由所述第二支柱固定夹108调节。所述第二测量表109在所述第二安装支柱107上的固定位置，可由所述第二测量表固定夹110自由调节。且为了方便的令所述第一安装支柱103和所述第二安装支柱107保持垂直的设置，优选的，所述第一支柱固定夹104与所述第二支柱固定夹108毗邻的固定于所述底板支柱102上，且在所述第一支柱固定夹104与所述第二支柱固定夹108毗邻的位置设置有第一定位部，在所述第二支柱固定夹108与所述第一支柱固定夹104毗邻的位置设置有第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部的配合，以令所述第一安装支柱103与所述第二安装支柱107限制为垂直的设置；优选的，所述第一定位部与所述第二定位部的其中一者可为一限位的凸起，另一者为与所述凸起配合的凹槽。所述第一安装支柱103以及所述第二安装支柱107相当于分别形成三轴中的X轴和Y轴。

第三安装支柱111，垂直的固定于所述底板支柱102上；所述第三安装支柱111与所述第一安装支柱103以及所述第二安装支柱107形成的X-Y平面相垂直，相当于形成三轴中的Z轴。优选的，所述第三安装支柱111通过如图1所示的第三支柱固定夹112固定于所述底板支柱102上；且第三测量表113通过如图1所示的第三测量表固定夹114固定于所述第三安装支柱111上。所述第三安装支柱111在所述底板支柱102上的固定位置，可由所述第三支柱固定夹112调节。所述第三测量表113在所述第三安装支柱111上的固定位置，可由所述第三测量表固定夹114自由调节。

所述第一测量表105的第一测量头115、所述第二测量表109的第二测量头116、以及所述第三测量表113的第三测量头117同时指向所述测量区域118中。所述第一测量头115与所述第二安装支柱107平行；所述第二测量头116与所述第一安装支柱103平行，所述第三测量头117与所述底板支柱102平行。

所述测量块119可固定于机器人的法兰120的末端。本发明的附图中，只示意的显示出了所述测量块119和机器人的法兰120，并没有相应的显示整体的机器人，本领域技术人员可以清楚的知道，所述法兰120为所述机器人的一部分，而所述测量块119即固定于机器人的特定位置(本实施例中，特定位置为法兰120末端)，且所述机器人可以根据执行的指令，令所述法兰120以一定的路径移动，带动所述测量块119的移动。

且所述测量块119到达所述测量区域118时，所述测量块119的三个相邻且相互垂直的面分别与上述三个测量头相接触，以获取三个测量表的度数，并根据度数获取此测量块119的定位位置，且多次运行预设的定位指令后，多次计算测量块119的定位位置，并根据多次测量结果，计算机器人的定位精度。

优选的，测量开始前，令所述机器人根据所述预设的定位指令运行至所述测量区域118，并调整所述第一测量表105、第二测量表109、以及第三测量表113的位置，以令所述测量块119的三个相互垂直且相邻的面可以分别与所述第一测量头115、第二测量头116、以及第三测量头117相接触。

且，更优选的，为了方便测量读数的处理，在测量时，在所述机器人第一次执行所述预设的定位指令而令所述测量块119到达所述测量区域118而与所述第一测量头115、第二测量头116、以及第三测量头117接触，并分别产生读数时，令所述第一测量表105、第二测量表109、以及第三测量表113的读数调节为0，以在之后所述机器人执行所述预设的定位指令而令所述测量块19到达所述测量区域18时，获得的读数均为相对于第一次的读数的偏差值。即可方便的根据测量表的读数，计算所述机器人的定位精度。

于本发明一具体实施例中，所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表为百分表或千分表。

于本发明一具体实施例中，测量开始前，令所述机器人根据所述预设的定位指令运行至所述测量区域118，并调整所述第一测量表105、第二测量表109、以及第三测量表113的位置，以令所述测量块119的三个相互垂直且相邻的面分别与所述第一测量头115、第二测量头116、以及第三测量头117相接触。

于本发明一具体实施例中，所述机器人执行所述预设的定位指令时，令所述测量块119以预设的运行方向从所述初始位置移动至所述测量区域118，以令所述第一测量头115、第二测量头116、以及第三测量头117通过与所述测量块119相应的面的相互作用，而执行伸或缩的操作。所述运动方向的设置，令所述测量块119不会与第一测量头115、第二测量头116、以及第三测量头117之间形成阻挡的力，而能顺利移动至所述测量区域118，或顺利的从所述测量区域118移除。

在本发明一具体应用中，测量时，令所述机器人执行预设的定位指令，带动所述测量块119移动至所述测量区域118，并在所述测量块119每次移动至所述测量区域118时，同时获取所述第一测量表105、第二测量表109、以及第三测量表113的读数，并将多次获取的读数进行处理，以计算所述机器人的定位精度。

在本发明一具体应用中，所述预设的定位指令包括与所述第一测量表105对应的定位指令、与所述第二测量表109对应的定位指令、以及与所述第三测量表113对应的定位指令。测量时，先以预设的顺序执行以下步骤：只设置第一测量表105，令所述机器人多次运行与所述第一测量表105对应的定位指令，且获取第一测量表105的读数，并根据所述第一测量表105的读数获取与所述第一测量表105对应方向的定位精度；只设置第二测量表109，令所述机器人多次运行与所述第二测量表109对应的定位指令，且获取第二测量表109的读数，并根据所述第二测量表109的读数获取与所述第二测量表109对应方向的定位精度；只设置第三测量表113，令所述机器人多次运行与所述第三测量表113对应的定位指令，且获取第三测量表113的读数，并根据所述第三测量表113的读数获取与所述第三测量表113对应方向的定位精度。

之后，将获取的各方向的定位精度进行合成，以计算所述机器人的定位精度。

例如，在测量Z轴对应方向的测量精度时，采用图2所示的结构进行测量，即只在所述底板支柱102上通过所述第三支柱固定夹112安装所述第三安装支柱111，且通过所述第三测量表固定夹114安装所述第三测量表113。

这种方式，可以分别单个方向的测量机器人的定位精度，再将数据合成，防止三个方向同时测量时，测量块119由于测量头的阻挡不能顺利的到达所述测量区域的问题。

综上所述，本发明的机器人重复定位精度检测装置及方法，所述装置具有三个分别设置于方向相互垂直的三轴方向上的测量表，且三个测量表的测量头指向同一测量区域，机器人多次根据预设的定位指令的而令固定于其上的测量块定位至所述测量区域，且通过三个测量表对定位至所述测量区域的测量块进行位置测量，并根据多次测量结果计算机器人的定位精度。本发明结构简单、易于操作、且成本低。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种机器人重复定位精度检测装置，其特征在于，包括：

第一测量表，包括第一测量头；

第二测量表，包括第二测量头，所述第二测量头被设置为与所述第一测量头垂直；

第三测量表，包括第三测量头，所述第三测量头被设置为同时与所述第一测量头和所述第二测量头垂直，且所述第一测量头、第二测量头、以及第三测量头均朝向一测量区域设置；

测量块，为长方体结构，设置于所述机器人的待测位置，以供在所述机器人多次执行预设的定位指令时，所述测量块多次从一初始位置定位至所述测量区域，且当所述测量块定位至所述测量区域时，所述测量块的三个相互垂直且相邻的面，分别与所述第一测量头、第二测量头、以及第三测量头相接触，以分别在所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表上形成相应的读数。

2.根据权利要求1所述的机器人重复定位精度检测装置，其特征在于，通过人为读取或通过一处理模块自动读取所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表的读数，以根据获取的所述读数计算所述机器人的定位精度，其中，所述处理模块分别与所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表电连接。

3.根据权利要求1所述的机器人重复定位精度检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：

底板；

底板支柱，垂直于所述底板的固定于所述底板；

第一安装支柱，垂直的固定于所述底板支柱上；

第二安装支柱，垂直的固定于所述底板支柱上，所述第二安装支柱与所述第一安装支柱相互垂直；

第三安装支柱，垂直的固定于所述底板支柱上；

所述第一测量表固定于所述第一安装支柱上，且所述第一测量头与所述第二安装支柱平行；

所述第二测量表，固定安装于所述第二安装支柱上，且所述第二测量头与所述第一安装支柱平行；

所述第三测量表，固定安装于所述第三安装支柱，且所述第三测量头与所述底板支柱平行。

4.根据权利要求3所述的机器人重复定位精度检测装置，其特征在于，

所述第一安装支柱通过第一支柱固定夹固定于所述底板支柱上，所述第二安装支柱通过第二支柱固定夹固定于所述底板支柱上，所述第三安装支柱通过第三支柱固定夹固定于所述底板支柱上，且在所述第一支柱固定夹上设置有第一定位部，在所述第二支柱固定夹上设置有第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部的配合，以令所述第一安装支柱与所述第二安装支柱呈垂直的设置；

所述第一测量表通过第一测量表固定夹固定于所述第一安装支柱上，所述第二测量表通过第二测量表固定夹固定于所述第二安装支柱上，所述第三测量表通过第三测量表固定夹固定于所述第三安装支柱上。

5.根据权利要求1所述的机器人重复定位精度检测装置，其特征在于，所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表为百分表或千分表。

6.根据权利要求1所述的机器人重复定位精度检测装置，其特征在于，所述测量块固定于所述机器人的法兰末端。

7.一种机器人重复定位精度检测方法，其特征在于，应用如权利要求1～6中任一项所述的机器人重复定位精度检测装置对所述机器人的重复定位精度进行检测。

8.根据权利要求7所述的机器人重复定位精度检测方法，其特征在于，测量开始前，令所述机器人根据所述预设的定位指令运行至所述测量区域，并调整所述第一测量表、第二测量表、以及第三测量表的位置，以令所述测量块的三个相互垂直且相邻的面分别与所述第一测量头、第二测量头、以及第三测量头相接触。

9.根据权利要求7所述的机器人重复定位精度检测方法，其特征在于，所述机器人执行所述预设的定位指令时，令所述测量块以预设的运行方向从所述初始位置移动至所述测量区域，以令所述第一测量头、第二测量头、以及第三测量头通过与所述测量块相应的面的相互作用，而执行伸或缩的操作。

10.根据权利要求7所述的机器人重复定位精度检测方法，其特征在于，测量时，

先以预设的顺序执行以下步骤：只设置第一测量表，令所述机器人多次运行与所述第一测量表对应的定位指令，且获取第一测量表的读数，并根据所述第一测量表的读数获取与所述第一测量表对应方向的定位精度；只设置第二测量表，令所述机器人多次运行与所述第二测量表对应的定位指令，且获取第二测量表的读数，并根据所述第二测量表的读数获取与所述第二测量表对应方向的定位精度；只设置第三测量表，令所述机器人多次运行与所述第三测量表对应的定位指令，且获取第三测量表的读数，并根据所述第三测量表的读数获取与所述第三测量表对应方向的定位精度；

之后，将获取的各方向的定位精度进行合成，以计算所述机器人的定位精度。