CN110174074B - 一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置及方法 - Google Patents
一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110174074B CN110174074B CN201910568421.7A CN201910568421A CN110174074B CN 110174074 B CN110174074 B CN 110174074B CN 201910568421 A CN201910568421 A CN 201910568421A CN 110174074 B CN110174074 B CN 110174074B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- industrial robot
- tail end
- laser ranging
- coordinate system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 92
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置,以及基于所述测量装置的机器人热形变误差标定方法。所述测量装置包括机器人末端检测球装置与机器人末端定位检测装置,所述机器人末端检测球装置由连接件和检测球构成,安装在工业机器人的末端;所述机器人末端定位检测装置包括安装支架、传感器安装底盘和四个以上的激光测距传感器,所有激光测距传感器围成一圈,均匀地分布在传感器安装底盘上,且倾斜角均为45°,各激光测距传感器分别与机器人控制器连接,进行数据通信。本发明测量装置及方法能够实现对工业机器人运动学参数误差的准确辨识,提升工业机器人的末端定位精度,减少工业机器人停机维护时间,进一步提升生产线的自动化程度。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人标定技术领域,具体为一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置及方法。
背景技术
随着机器人技术的发展,工业机器人逐渐在焊接、切削、装配等领域得到越来越广泛的应用。通过安装不同的末端工具,工业机器人能够完成多种作业任务。但随着工业机器人的持续运行,因环境温度变化、伺服电机散热、关节摩擦等都会导致工业机器人定位精度的下降,无法满足当前的作业任务需求,其主要原因是温度引起连杆与关节的热形变,从而导致机器人几何参数的变化,这也是影响工业机器人精度的主要因素。
目前针对工业机器人的热形变误差补偿的方法主要分为两类:(1)基于前期的实验测试数据,利用人工神经网络等技术建立工业机器人的热形变误差修正模型,根据该模型实现热形变误差的补偿;(2)利用人工周期性地完成机器人参数标定,重新修正工业机器人的几何参数,以此提高工业机器人的作业精度。但第一类方法会较大程度地受前期修正模型的建模精度影响,同时未能充分考虑其他未知影响因素。第二类方法离线地周期性标定会耗费大量的人力资源,较大程度地降低生产线的产能。目前也存在一些如基于视觉的机器人几何参数周期性标定方法,但该方法受环境光的影响较大。因此,亟待提出一种用于工业机器人热形变误差的快速在线检测装置及补偿方法,既能够保证工业机器人的误差补偿精度,又可以提高工业机器人生产线的自动化程度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,克服现有技术存在的技术缺陷和不足,提供一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置,以及基于所述测量装置的标定方法,该测量装置及方法能够实现工业机器人运动学参数的准确辨识,提升工业机器人的末端定位精度。
为实现上述技术目的,本发明提供的技术方案为:
一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置,其特征在于,机器人末端检测球装置与机器人末端定位检测装置;
所述机器人末端检测球装置由连接件和检测球构成,所述连接件包括一法兰盘和一连接杆,连接杆的一端与检测球固定连接,另一端与法兰盘固定连接,连接件通过其法兰盘与工业机器人的末端法兰盘固定连接;
所述机器人末端定位检测装置包括安装支架、传感器安装底盘和由四个以上的激光测距传感器组成的激光测距传感器组,所述激光测距传感器组安装在传感器安装底盘上,组内的激光测距传感器在传感器安装底盘上围成一圈,均匀分布,且位于同一测量平面上,激光发射方向均朝向传感器安装底盘的内侧,且与所述测量平面的夹角均为45°;所述测量平面与工业机器人基坐标系的XOY平面平行,各个激光测距传感器分别与机器人控制器连接,进行数据通信;所述传感器安装底盘则固定安装在安装支架顶部。
在上述方案的基础上,进一步改进或优选的方案还包括:
所述传感器安装底盘设有圆形的盘体,盘体周侧设有向上凸起的外沿,所述外沿设有均匀分布的若干固定槽,所述固定槽的数量不少于激光测距传感器的数量,由开设在外沿上的斜切口构成,用于安装所述激光测距传感器。
所述盘体的上表面与机器人末端定位检测装置的测量平面平行,所述斜切口的底面与盘体上表面的夹角为45°。
所述检测球的加工精度应满足球面上任一点到球心的距离误差不大于0.01mm。
作为优选,所述激光测距传感器的数量设计为6个,以60°的圆心夹角均匀分布在传感器安装底盘上。
一种基于如上所述测量装置的机器人热形变误差标定方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:将机器人末端检测球装置安装在经过精度校准后的工业机器人的末端,将机器人末端定位检测装置设置在工业机器人的一侧,将工业机器人固定安装在生产线上;
通过人工示教的方法,将机器人末端检测球装置移动至机器人末端定位检测装置的检测范围内,使激光测距传感器组内的各个激光测距传感器均能够测量到所述检测球,并获取工业机器人的基坐标系ΦB与机器人末端定位检测装置的测量坐标系ΦM之间的转换矩阵MRB,以及检测球球心坐标到工业机器人末端法兰盘坐标的转换矩阵RT,并将此时末端法兰盘在工业机器人基坐标系下的位置记为默认工具坐标点的名义位置PNj;
步骤2:经过一段时间的运行后,控制工业机器人按照人工示教的位姿进入到机器人末端定位检测装置的检测范围内,判断工业机器人的定位精度能否满足生产要求,若不满足,则进入以下步骤;
步骤:3:变换工业机器人的末端位姿,通过控制工业机器人,使机器人末端检测球装置处于末端定位检测装置的检测范围内,即各个激光测距传感器均能够检测到所述检测球;
步骤4:将各个激光测距传感器的测量数据分别记为Li(i=1,2,…,n;n≥4),建立每个激光测距传感器的局部坐标系Φi(i=1,2,…,n;n≥4),根据传感器安装底盘的结构参数,获得该局部坐标系Φi与机器人末端定位检测装置的测量坐标系ΦM的转换矩阵MRi;
步骤5:将检测球表面对应各激光测距传感器的测量点,在对应的局部坐标系Φi下的坐标记为(i=1,2,…,n;n≥4),根据坐标系转换关系,将测量点的坐标转换至机器人末端定位检测装置的测量坐标系ΦM下,并记为PMi=(xi,yi,zi)(i=1,2,…,n;n≥4);
步骤6:设Pr=(xr,yr,zr)为检测球球心在机器人末端定位检测装置的测量坐标系ΦM下的坐标,利用PMi=(xi,yi,zi)(i=1,2,…,n;n≥4),可以得到n个球心距离公式,(xi-xr)2+(yi-yr)2+(zi-zr)2=r2(i=1,2,…,n;n≥4);
步骤7:步骤6中的n个球心距离公式仅有三个未知参数,构成了超定方程组,利用最小二乘法可以计算出检测球(302)的球心在机器人末端定位检测装置测量坐标系ΦM下的坐标Pr;
根据步骤1中的两个转换矩阵MRB和RT,利用Pr计算得到此时末端法兰盘在工业机器人基坐标系下的坐标,记为默认工具坐标点的位置Pj,已知工业机器人基坐标系下默认工具坐标点的名义位置为PNj,可得工业机器人的定位误差ΔP=Pj-PNj,记录ΔP和工业机器人各关节的空间坐标;
步骤8:重复执行步骤3至步骤7,使步骤3至步骤7的执行次数不少30次;
步骤9:将通过上述步骤获得所有ΔP和与之对应的各关节空间坐标,带入工业机器人的位置误差模型中,利用最小二乘法计算得到校准后的工业机器人的运动学参数,将该运动学参数更新至机器人控制器的控制模块中,实现对工业机器人热形变误差的补偿。
进一步的,步骤9中,所述工业机器人位置误差模型基于MDH模型的参数法建立,位置误差模型公式如下:
D=JθΔθ+JaΔa+JαΔα+JdΔd+JβΔβ
上式中:
D表示工业机器人末端的定位误差,即ΔP;
Δθ=[Δθ1 Δθ2 … Δθm]
Δα=[Δα1 Δα2 … Δαm]
Δa=[Δa1 Δa2 … Δam]
Δd=[Δd1 Δa2 … Δam]
Δβ=[Δβ1 Δβ2 … Δβm]
所述MDH模型中,工业机器人相邻两关节间的坐标系关系用四个参数描述,分别为关节转角θk、连杆扭角αk、连杆长度ak和关节距离dk,参数βk是相邻两关节轴Zk-1和Zk在平行于轴Xk和Zk的平面上的夹角;
k为关节的标号,k=1,2…m,m为正整数;
方括号中的各Δθk、Δαk、Δak、Δdk、Δβk分别为上述的五个参数的几何参量误差;
Δθ、Δα、Δa、Δd、Δβ分别为各关节上述参数几何参量误差的集合;
JθJa、Jα、Jd、Jβ为对应的雅克比矩阵;
作为优选方案,步骤2至步骤6的执行次数一般设置为50次。
在工业机器人的工作过程中,周期性的执行步骤2,即每隔一段时间对工业机器人进行误差标定一次,以维持工业机器人的作业精度。
有益效果:
1)本发明用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置,相比于视觉测量系统,此装置不受环境光的影响,具有较好的测量精度、稳定性和较低价格;相比于激光跟踪仪等测量设备,可以降低系统的造价较低;与专利201610351194.9中的标定装置相比,降低了对机器人运动的依赖性,两个装置具有相同的价格,但是本申请测量装置的测量精度相对较高。
2)本发明基于所述测量装置的机器人热形变误差标定方法,通过激光测距传感器高精度地检测工业机器人的末端误差,和对误差标定程序的优化设计,实现了对工业机器人运动学参数误差的准确辨识,提升工业机器人的末端定位精度,可进一步减少工业机器人停机维护时间,提升生产线的自动化程度。
附图说明
图1是本发明热形变误差补偿的测量装置的安装示意图;
图2是本发明的机器人末端检测球装置的示意图;
图3是本发明的机器人末端定位检测装置结构图;
图4是本发明的传感器安装底盘的结构图;
图5是本发明的传感器安装支架示意图;
图6是本发明的机器人末端定位检测示意图;
图7是本发明的机器人末端定位计算示意图。
具体实施方式
为了进一步阐明本发明的工作原理,下面结合附图与具体实施例对本发明做详细的介绍。
实施例一:
如图1至图6所示的一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置,包括机器人末端检测球装置3与机器人末端定位检测装置4等组成部分。本实施例中,所述机器人末端定位检测装置4与工业机器人2均设置在水平面上,使机器人末端定位检测装置4的测量平面与工业机器人2基坐标系的XOY平面平行
所述机器人末端检测球装置3由连接件301和检测球302构成,所述连接件301包括一法兰盘和一连接杆,连接杆的一端与检测球302固定连接,另一端与法兰盘固定连接,连接件301通过其法兰盘与工业机器人的末端法兰盘固定连接。检测球302球面的加工精度应优于0.01mm,即球面上任一点到球心的距离误差不大于0.01mm。
所述机器人末端定位检测装置4包括安装支架401、传感器安装底盘402和六个激光测距传感器403、404、405、406、407、408(激光测距传感器少于四个会存在误差)。所述传感器安装底盘402设有圆形的盘体,盘体周侧设有向上凸起的外沿,所述外沿设有均匀分布的六个固定槽,所述固定槽由开设在外沿上的斜切口构成,用于安装激光测距传感器。六个激光测距传感器围成一圈,均匀地分布在传感器安装底盘402上,且倾斜角均为45°(斜切口的底面与所述基盘平面的夹角为45°),六个激光测距传感器分别通过RS-485总线与机器人控制器1连接,进行数据通信。而传感器安装底盘402通过位于其盘体中心的四个安装孔配合锁紧装置固定在安装支架401的顶部。
利用上述测量装置对工业机器人进行热形变误差补偿的工作原理为,首先,将经过精度校准后(即尚未产生热形变,精度满足作业要求)的工业机器人2,通过人工示教方法,将安装在工业机器人2末端的机器人末端检测球装置3移动至机器人末端定位检测装置4的检测范围内,使得六个激光测距传感器403、404、405、406、407、408均能够测量到检测球302,并且各个激光测距传感器403、404、405、406、407、408的数值大致相等;当工业机器人2工作连续工作一段时间后,即可能产生热形变时,可以根据初始人工示教的位姿周期性地进入机器人末端定位检测装置4的检测范围,判断工业机器人2的定位精度是否能够满足生产要求,若不满足,则进入误差标定的程序步骤。
实施例二:
在实施例一的基础上,以六关节工业机器人为例,本实施例利用实施例一测量装置对六关节工业机器人进行热变形的误差标定,具体过程如下:
一种基于如上所述测量装置的机器人热形变误差标定方法,包括以下步骤:
步骤1:将机器人末端检测球装置3安装在经过精度校准后的工业机器人2的末端,将机器人末端定位检测装置4设置在工业机器人2的一侧,将工业机器人2固定安装在生产线上;
通过人工示教的方法,将机器人末端检测球装置3移动至机器人末端定位检测装置4的检测范围内,使激光测距传感器组内的各个激光测距传感器均能够测量到所述检测球302,并获取工业机器人2的基坐标系ΦB与机器人末端定位检测装置4的测量坐标系ΦM之间的转换矩阵MRB,以及检测球302球心坐标到工业机器人2末端法兰盘坐标的转换矩阵RT,并将此时末端法兰盘在工业机器人基坐标系下的位置记为默认工具坐标点的名义位置PNj;
步骤2:经过一段时间的运行后,控制工业机器人2按照人工示教的位姿进入到机器人末端定位检测装置4的检测范围内,判断工业机器人2的定位精度能否满足生产要求,若不满足,则进入以下步骤;
步骤3:变换工业机器人的末端位姿,通过控制工业机器人2,使机器人末端检测球装置3处于末端定位检测装置4的检测范围内,即各个激光测距传感器均能够检测到所述检测球302;
步骤4:将各个激光测距传感器的测量数据分别记为Li(i=1,2,…,6),建立每个激光测距传感器的局部坐标系Φi(i=1,2,…,6),根据传感器安装底盘402的结构参数,获得该局部坐标系Φi与机器人末端定位检测装置4的测量坐标系ΦM的转换矩阵为MRi;
步骤5:将各个激光测距传感器射在检测球302表面上的各测量点,在局部坐标系Φi下的坐标记为(i=1,2,…,6),根据坐标系转换关系,将测量点的坐标转换至机器人末端定位检测装置4的测量坐标系ΦM下,并记为PMi=(xi,yi,zi)(i=1,2,…,6);
步骤6:设Pr=(xr,yr,zr)为检测球302球心在机器人末端定位检测装置4的测量坐标系ΦM下的坐标,利用PMi=(xi,yi,zi)(i=1,2,…,6),可以得到6个球心距离公式,(xi-xr)2+(yi-yr)2+(zi-zr)2=r2(i=1,2,…,6);
步骤7:步骤6中的六个球心距离公式仅有三个未知参数,构成了超定方程组,利用最小二乘法可以计算出检测球302的球心在机器人末端定位检测装置4测量坐标系ΦM下的坐标Pr;
根据步骤1中的两个转换矩阵MRB和RT,利用Pr计算得到此时末端法兰盘在工业机器人基坐标系下的坐标,记为默认工具坐标点的位置Pj,已知工业机器人2基坐标系下默认工具坐标点的名义位置为PNj,可得工业机器人2的定位误差ΔP=Pj-PNj,记录ΔP和工业机器人2各关节的空间坐标;
步骤8:重复执行步骤3至步骤7,且执行次数不少30次,一般可取50次;
步骤9:基于MDH模型参数法建立位置误差模型如下:
D=JθΔθ+JaΔa+JαΔα+JdΔd+JβΔβ
上式中:
D表示工业机器人末端的定位误差,即ΔP;
Δθ=[Δθ1 Δθ2 … Δθ6]
Δα=[Δα1 Δα2 … Δα6]
Δa=[Δa1 Δa2 … Δa6]
Δd=[Δd1 Δa2 … Δa6]
Δβ=[Δβ1 Δβ2 … Δβ6]
所述MDH模型中,工业机器人相邻两关节间的坐标系关系用四个参数描述,分别为关节转角θk、连杆扭角αk、连杆长度ak和关节距离dk,参数βk是相邻两关节轴Zk-1和Zk在平行于轴Xk和Zk的平面上的夹角,k为关节的标号,本实施例中,k=1,2…6。
方括号中的Δθk、Δαk、Δak、Δdk、Δβk分别为对应第k个关节的上述五个参数的几何参量误差;Δθ、Δα、Δa、Δd、Δβ则分别为各关节上述参数几何参量误差的集合。
JθJa、Jα、Jd、Jβ为对应的雅克比矩阵;
将步骤7获得所有ΔP和与之对应的各关节空间坐标,带入工业机器人的位置误差模型中,利用最小二乘法计算得到相对准确的工业机器人2的运动学参数,将该运动学参数更新至机器人控制器1的控制模块中,实现对工业机器人2热形变误差的补偿。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种机器人热形变误差标定方法,通过用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置实现,其特征在于:
所述用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置包括机器人末端检测球装置(3)与机器人末端定位检测装置(4);
所述机器人末端检测球装置由连接件(301)和检测球(302)构成,所述连接件(301)包括一法兰盘和一连接杆,连接杆的一端与检测球(302)固定连接,另一端与法兰盘固定连接,连接件(301)通过其法兰盘与工业机器人的末端法兰盘固定连接;
所述机器人末端定位检测装置(4)包括安装支架(401)、传感器安装底盘(402)和由四个以上的激光测距传感器组成的激光测距传感器组,所述激光测距传感器组安装在传感器安装底盘(402)上,组内的激光测距传感器在传感器安装底盘(402)上围成一圈,均匀分布,且位于同一测量平面上,激光发射方向均朝向传感器安装底盘(402)的内侧,且与所述测量平面的夹角均为45°;所述测量平面与工业机器人基坐标系的XOY平面平行,各个激光测距传感器分别与机器人控制器(1)连接,进行数据通信;所述传感器安装底盘(402)则固定安装在安装支架(401)顶部;
所述方法包括以下步骤:
步骤1:将机器人末端检测球装置(3)安装在经过精度校准后的工业机器人(2)的末端,将机器人末端定位检测装置(4)设置在工业机器人(2)的一侧,将工业机器人(2)固定安装在生产线上;
通过人工示教的方法,将机器人末端检测球装置(3)移动至机器人末端定位检测装置(4)的检测范围内,使激光测距传感器组内的各个激光测距传感器均能够测量到所述检测球(302),并获取工业机器人(2)的基坐标系ΦB与机器人末端定位检测装置(4)的测量坐标系ΦM之间的转换矩阵MRB,以及检测球(302)球心坐标到工业机器人(2)末端法兰盘坐标的转换矩阵RT,并将此时末端法兰盘在工业机器人基坐标系下的位置记为默认工具坐标点的名义位置PNj;
步骤2:经过一段时间的运行后,控制工业机器人(2)按照人工示教的位姿进入到机器人末端定位检测装置(4)的检测范围内,判断工业机器人(2)的定位精度能否满足生产要求,若不满足,则进入以下步骤;
步骤3:变换工业机器人的末端位姿,通过控制工业机器人(2),使机器人末端检测球装置(3)进入末端定位检测装置(4)的检测范围内,即各个激光测距传感器均能够检测到所述检测球(302);
步骤4:将各个激光测距传感器的测量数据分别记为Li,i=1,2,…,n,n≥4,建立每个激光测距传感器的局部坐标系Φi,根据传感器安装底盘(402)的结构参数,获得该局部坐标系Φi与机器人末端定位检测装置(4)的测量坐标系ΦM的转换矩阵MRi;
步骤5:将检测球(302)表面对应各激光测距传感器的测量点,在对应的局部坐标系Φi下的坐标记为根据坐标系转换关系,将测量点的坐标转换至机器人末端定位检测装置(4)的测量坐标系ΦM下,并记为PMi=(xi,yi,zi);
步骤6:设Pr=(xr,yr,zr)为检测球(302)球心在机器人末端定位检测装置(4)的测量坐标系ΦM下的坐标,利用PMi=(xi,yi,zi),可以得到n个球心距离公式,(xi-xr)2+(yi-yr)2+(zi-zr)2=r2;
步骤7:步骤δ中的n个球心距离公式仅有三个未知参数,构成了超定方程组,利用最小二乘法可以计算出检测球(302)的球心在机器人末端定位检测装置(4)测量坐标系ΦM下的坐标Pr;
根据步骤1中的两个转换矩阵MRB和RT,利用Pr计算得到此时末端法兰盘在工业机器人基坐标系下的坐标,记为默认工具坐标点的位置Pj,已知工业机器人(2)基坐标系下默认工具坐标点的名义位置为PNj,可得工业机器人(2)的定位误差ΔP=Pj-PNj,记录ΔP和工业机器人(2)各关节的空间坐标;
步骤8:重复执行步骤3至步骤7,使步骤3至步骤7的执行次数不少30次;
步骤9:将通过上述步骤获得所有ΔP和与之对应的各关节空间坐标,带入工业机器人的位置误差模型中,利用最小二乘法计算得到校准后的工业机器人(2)的运动学参数,将该运动学参数更新至机器人控制器(1)的控制模块中,实现对工业机器人(2)热形变误差的补偿。
2.根据权利要求1所述的一种机器人热形变误差标定方法,其特征在于:
步骤9中,所述工业机器人的位置误差模型基于MDH模型的参数法建立,位置误差模型公式如下:
D=JθΔθ+JaΔa+jαΔα+JdΔd+JβΔβ
上式中:
D表示工业机器人末端的定位误差,即ΔP;
Δθ=[Δθ1 Δθ2 ... Δθm]
Δα=[Δα1 Δα2 ... Δαm]
Δα=[Δα1 Δα2 ... Δαm]
Δd=[Δd1 Δα2 ... Δαm]
Δβ=[Δβ1 Δβ2 ... Δβm]
所述MDH模型中,工业机器人相邻两关节间的坐标系关系用四个参数描述,分别为关节转角θk、连杆扭角αk、连杆长度αk和关节距离dk,参数βk是相邻两关节轴Zk-1和Zk在平行于轴Xk和Zk的平面上的夹角;
k为关节的标号,k=1,2…m,m为正整数;
方括号中的Δθk、Δαk、Δak、Δdk、Δβk分别为上述的五个参数的几何参量误差;
Δθ、Δα、Δa、Δd、Δβ分别为各关节上述参数几何参量误差的集合;
Jθ、Jα、Jα、Jd、Jβ为对应的雅克比矩阵。
3.根据权利要求1或2所述的一种机器人热形变误差标定方法,其特征在于,步骤2至步骤6的执行次数为50次。
4.根据权利要求1或2所述的一种机器人热形变误差标定方法,其特征在于,在工业机器人的工作过程中,周期性的执行步骤2。
5.根据权利要求1所述的一种机器人热形变误差标定方法,其特征在于,所述传感器安装底盘(402)设有圆形的盘体,盘体周侧设有向上凸起的外沿,所述外沿设有均匀分布的若干固定槽,所述固定槽的数量不少于激光测距传感器的数量,由开设在外沿上的斜切口构成,用于安装所述激光测距传感器。
6.根据权利要求5所述的一种机器人热形变误差标定方法,其特征在于,所述盘体的上表面与机器人末端定位检测装置(4)的测量平面平行,所述斜切口的底面与盘体上表面的夹角为45°。
7.根据权利要求1所述的一种机器人热形变误差标定方法,其特征在于,所述检测球(302)的加工精度应满足球面上任一点到球心的距离误差不大于0.01mm。
8.根据权利要求1所述的一种机器人热形变误差标定方法,其特征在于,所述激光测距传感器的数量为6个,以60°的圆心夹角均匀分布在传感器安装底盘(402)上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910568421.7A CN110174074B (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910568421.7A CN110174074B (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110174074A CN110174074A (zh) | 2019-08-27 |
CN110174074B true CN110174074B (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=67699250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910568421.7A Active CN110174074B (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110174074B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113043263B (zh) * | 2019-12-26 | 2022-07-26 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种机器人的标定工件 |
CN112276942B (zh) * | 2020-09-30 | 2021-10-29 | 成都卡诺普机器人技术股份有限公司 | 用于机器人机械臂的一致性补偿方法 |
CN113103234B (zh) * | 2021-04-15 | 2022-03-04 | 东南大学 | 一种基于磁吸附的多拉线传感器位置测量系统 |
CN113752297B (zh) * | 2021-09-07 | 2023-03-03 | 浙江理工大学 | 基于圆周封闭原则的工业机器人自校准装置及方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1633534A1 (en) * | 2003-04-28 | 2006-03-15 | Stephen James Crampton | Cmm arm with exoskeleton |
CN102506702A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-06-20 | 天津大学 | 带有激光跟踪的大型三坐标测量方法与装置 |
CN103940335A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-23 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | 一种工业机器人重复定位精度测量装置 |
CN105698820A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-06-22 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种激光陀螺腔平移镜抖动形变主动补偿装置 |
CN105945948A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-09-21 | 南京工程学院 | 一种应用于工业机器人的tcp在线快速标定方法及装置 |
CN106500641A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-03-15 | 北京信息科技大学 | 关节式坐标测量机的热形变误差补偿方法 |
CN107738254A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-02-27 | 中国科学院光电研究院 | 一种机械臂坐标系的转换标定方法与系统 |
TWI646305B (zh) * | 2017-12-26 | 2019-01-01 | 國家中山科學研究院 | Three-dimensional displacement measurement method for spot image and its application |
CN109176517A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-11 | 武汉久同智能科技有限公司 | 基于末端名义点约束的串联工业机器人连杆参数标定方法 |
CN208968469U (zh) * | 2018-07-12 | 2019-06-11 | 上海电器科学研究所(集团)有限公司 | 工业机器人重复定位精度分析系统 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6999491B2 (en) * | 1999-10-15 | 2006-02-14 | Jmar Research, Inc. | High intensity and high power solid state laser amplifying system and method |
US9310191B1 (en) * | 2008-07-08 | 2016-04-12 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Non-adjustable pointer-tracker gimbal used for directed infrared countermeasures systems |
US8031345B2 (en) * | 2009-05-29 | 2011-10-04 | Perceptron, Inc. | Hybrid sensor |
-
2019
- 2019-06-27 CN CN201910568421.7A patent/CN110174074B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1633534A1 (en) * | 2003-04-28 | 2006-03-15 | Stephen James Crampton | Cmm arm with exoskeleton |
CN102506702A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-06-20 | 天津大学 | 带有激光跟踪的大型三坐标测量方法与装置 |
CN103940335A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-23 | 南京埃斯顿机器人工程有限公司 | 一种工业机器人重复定位精度测量装置 |
CN105698820A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-06-22 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种激光陀螺腔平移镜抖动形变主动补偿装置 |
CN105945948A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-09-21 | 南京工程学院 | 一种应用于工业机器人的tcp在线快速标定方法及装置 |
CN106500641A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-03-15 | 北京信息科技大学 | 关节式坐标测量机的热形变误差补偿方法 |
CN107738254A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-02-27 | 中国科学院光电研究院 | 一种机械臂坐标系的转换标定方法与系统 |
TWI646305B (zh) * | 2017-12-26 | 2019-01-01 | 國家中山科學研究院 | Three-dimensional displacement measurement method for spot image and its application |
CN208968469U (zh) * | 2018-07-12 | 2019-06-11 | 上海电器科学研究所(集团)有限公司 | 工业机器人重复定位精度分析系统 |
CN109176517A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-11 | 武汉久同智能科技有限公司 | 基于末端名义点约束的串联工业机器人连杆参数标定方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Chunhe Gong, Jingxia Yuan, Jun Ni.Nongeometric error identification and compensation for robotic system by inverse calibration.《International Journal of Machine Tools and Manufacture》.2000,第2119-2137页. * |
Emanuele Lubrano ; Reymond Clavel.Thermal calibration of a 3 DOF ultra high-precision robot operating in industrial environment.《2010 IEEE International Conference on Robotics and Automation》.2010,第3692-3697页. * |
垂直六关节工业机器人运动学参数标定;郭哲;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》;第I140-422页 * |
工业机器人运动学参数标定和温度误差补偿研究;王谦;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》;第I140-329页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110174074A (zh) | 2019-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110174074B (zh) | 一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置及方法 | |
CN109794938B (zh) | 一种适用于曲面结构的机器人制孔误差补偿装置及其方法 | |
CN107972071B (zh) | 一种基于末端点平面约束的工业机器人连杆参数标定方法 | |
CN109176517B (zh) | 基于末端名义点约束的串联工业机器人连杆参数标定方法 | |
CN104608129B (zh) | 基于平面约束的机器人标定方法 | |
CN108748159B (zh) | 一种机械臂工具坐标系自标定方法 | |
CN102601684B (zh) | 基于间接测量法的高精度制孔机器人的工具参数标定方法 | |
CN102458779A (zh) | 机械手校正装置及其方法 | |
US11289303B2 (en) | Calibrating method and calibrating system | |
CN107471257B (zh) | 基于单拉线编码器的机器人几何标定方法 | |
CN110370271A (zh) | 工业串联机器人的关节传动比误差校准方法 | |
CN109032072B (zh) | 一种双并联杆钻铆设备的法矢调姿及其偏移补偿方法 | |
CN111267143A (zh) | 六自由度工业串联机器人关节刚度辨识方法及系统 | |
CN111390914B (zh) | 一种机器人零位和工具坐标标定方法 | |
JPH06131032A (ja) | ロボット装置およびロボット装置のティ−チング方法。 | |
CN113618738A (zh) | 一种机械臂运动学参数标定方法及系统 | |
CN113733155B (zh) | 六轴工业机器人标定装置和标定方法 | |
CN113211436B (zh) | 基于遗传算法的六自由度串联机器人误差标定方法 | |
CN114505865A (zh) | 一种基于位姿跟踪的机械臂路径生成方法及系统 | |
CN114012719A (zh) | 一种六轴机器人的零点标定方法及系统 | |
CN209840976U (zh) | 一种用于工业机器人热形变误差补偿的测量装置 | |
CN113799114B (zh) | 机器手臂的原点校正方法 | |
CN114589698B (zh) | 基于多目标视觉测量和机器学习的机械臂无模型实时标定方法及装置 | |
CN110561400A (zh) | 圆周均匀分布零件的高效精准定位系统及定位方法 | |
CN111006706A (zh) | 一种基于线激光视觉传感器的旋转轴标定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |