CN111267108B - 一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法 - Google Patents

一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111267108B
CN111267108B CN202010210102.1A CN202010210102A CN111267108B CN 111267108 B CN111267108 B CN 111267108B CN 202010210102 A CN202010210102 A CN 202010210102A CN 111267108 B CN111267108 B CN 111267108B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pin
joint
calibration
angle
positioning surface
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
Application number
CN202010210102.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111267108A (zh
Inventor
高恒瑞
张雷
曹华
庹华
韩峰涛
刘乐
马鹏飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luoshi Shandong Robot Group Co ltd
Original Assignee
Rokae Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rokae Inc filed Critical Rokae Inc
Priority to CN202010210102.1A priority Critical patent/CN111267108B/zh
Publication of CN111267108A publication Critical patent/CN111267108A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111267108B publication Critical patent/CN111267108B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0095—Means or methods for testing manipulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本发明提出了一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法，包括：确定需要进行标定的关节，使之处于标定状态；设置每个关节的两个相对转动的零件中的一个为销孔，另一个为销孔或定位面；在对关节开始标定时，将销钉插入到相应的销孔内，并转动对应的关节，以使得销与销接触或者销与定位面接触，记录此时的位置角度X°；转动关节至适合拔下销的姿态位置，拔出销；控制机器人转到到位置角度X°‑A°，该关节角度位置清零，完成零点标定，其中，角度A°为销与销接触或者销与定位面的接触角度与各轴理论零位角度差。本发明通过销与销或者销与定位面的单侧接触止动来时序精确定位。

Description

一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法。
背景技术
零点是机器人坐标系的基准，没有零点机器人就无法判断自身的位置。通常工业机器人在出厂之前均会对机器人的机械参数进行标定，给出工业机器人各连杆的DH参数及零点位置。但在特殊情况下，如编码器电池或同步带更换、超越机械极限位置、与环境发生碰撞、手动移动机器人关节等均会造成零点的丢失，在此种情况下如何简单快捷准备的找到机器人当前零点位置是机器人精确运动控制的保障。
目前，机器人的零点标定技术有以下几种：
一、贴标/刻线式。该方式把机器人两个相对转动的零件上各贴一带有刻度的标签或刻两条线。类似于游标卡尺使用，当刻度线重合时即可完成零点标定。该方法操作简单但存在标定精度较差，标签脱落或损坏后无法找回等缺点。
二、插销式或键槽式。该方式在机器人关节的两个相对转动的两个零件在设计零点位置加工一个同样尺寸的孔或槽。标定时让销或键嵌(插)入关节两个相对运动的零件的同样尺寸的孔或槽内即可完成该关节标定。该方法存在精度差、难以操作且不够安全等缺点。
三、V槽式。该方式在机器人关节的两个相对转动的零件上各加工出一个V型槽和一个圆孔。把千分表装到圆孔内，让表头跟V型槽接触，不停转动关节并读取千分表读数，最小值时即为关节零位。该方法存在操作繁琐费时且对机械结构要求较高，尺寸不够紧凑等缺点，一般用于中大型机器人标定。
四、定位面式。该方式需要在机器人的每个连杆上加工一个定位面，标定时将水平仪固定在该定位面上，然后转动机器人关节，通过水平仪的指示找到每个关节的零位。相关专利:CN201510689580.4一种六轴机器人的零点快速标定方法。该方法存在操作繁琐费时、机器人初始零位调平困难、无法独立标定单个轴等缺点。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法。
为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种工业机器人关节零点标定方法，包括：
步骤S1，确定需要进行标定的关节，使之处于标定状态；
步骤S2，设置每个所述关节的两个相对转动的零件中的一个为销孔，另一个为销孔或定位面；
步骤S3，在对关节开始标定时，将销钉插入到相应的销孔内，并转动对应的关节，以使得销与销接触或者销与所述定位面接触，记录此时的位置角度X°；
步骤S4，转动所述关节至适合拔下销的姿态位置，拔出销；
步骤S5，控制机器人转到到位置角度X°-A°，该关节角度位置清零，完成零点标定，其中，所述角度A°为销与销接触或者销与所述定位面的接触角度与各轴理论零位角度差。
进一步，对于一轴关节标定、二轴关节标定、三轴关节标定、四轴关节标定、五轴关节标定：两个相对转动的零件中的一个为销孔；另一个为定位面。
进一步，对于一轴关节标定、二轴关节标定、三轴关节标定、四轴关节标定、五轴关节标定：两个相对转动的零件均为销孔。
进一步，所述角度A的取值范围为：0°到180°。
本发明另一方面的实施例提供一种工业机器人关节零点标定结构，包括：在需要标定的关节的两个相对转动的一个零件上设置销孔、另一个零件上设置销孔或定位面；在对关节开始标定时，将销钉插入到相应的销孔内，并转动对应的关节，以使得销与销接触或者销与所述定位面接触，记录此时的位置角度X°；转动所述关节至适合拔下销的姿态位置，拔出销；控制机器人转到到位置角度X°-A°，该关节角度位置清零，完成零点标定，其中，所述角度A°为销与销接触或者销与所述定位面的接触角度与各轴理论零位角度差。
进一步对于一轴关节标定、二轴关节标定、三轴关节标定、四轴关节标定、五轴关节标定：两个相对转动的零件中的一个为销孔；另一个为定位面。
进一步，对于一轴关节标定、二轴关节标定、三轴关节标定、四轴关节标定、五轴关节标定：两个相对转动的零件均为销孔。
进一步，所述角度A的取值范围为：0°到180°。
根据本发明实施例的工业机器人关节零点标定结构及标定方法，通过销与销或者销与定位面的单侧接触止动来时序精确定位，具有以下优点：
1、销和销(或定位面)是仅能从一个方向单侧接触，标定精度比键槽方式高、重复标定一致性好；
2、各轴可以独立进行标定；
3、标定工具简单，仅需标准的销钉，无需复杂或特种工具；
4、标定速度快、无需重复调试，仅需让销和销或销与标定面接触即可得到标定所需角度变量；
5、充分利用结构自身特点，仅需追加销孔或加工一平面，无需额外的凸起或大面积定位面，对结构影响较小，较为紧凑。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的工业机器人关节零点标定方法的流程框图；
图2为根据本发明实施例的工业机器人关节零点标定方法的流程示意图；
图3为根据本发明实施例的工业机器人关节零点标定结构的示意图；
图4为根据本发明实施例的一轴标定结构的示意图；
图5为根据本发明实施例的二轴标定结构的示意图；
图6为根据本发明实施例的三轴标定结构的示意图；
图7为根据本发明实施例的四轴标定结构的示意图；
图8为根据本发明实施例的五轴标定结构的示意图；
图9为根据本发明实施例的六轴标定结构的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，本发明实施例的工业机器人关节零点标定方法，包括如下步骤：
步骤S1，确定需要进行标定的关节，使之处于标定状态。
需要说明的是，本发明的工业机器人关节零点标定方法可以适用于单个关节或者由多个关节组成的多轴机器人。采用本发明的方法在标定时，每次可以标定一个关节并且可以单独标定任何一个关节且对关节标定顺序无要求。
步骤S2，设置每个关节的两个相对转动的零件中的一个为销孔，另一个为销孔或定位面。
在本发明的实施例中，对于六轴机器人，采用以下两种方式之一：
(1)对于一轴关节标定、二轴关节标定、三轴关节标定、四轴关节标定、五轴关节标定：两个相对转动的零件中的一个为销孔；另一个为定位面。
(2)对于一轴关节标定、二轴关节标定、三轴关节标定、四轴关节标定、五轴关节标定：两个相对转动的零件均为销孔。
步骤S3，在对关节开始标定时，将销钉插入到相应的销孔内，并转动对应的关节，以使得销与销接触或者销与定位面接触，记录此时的位置角度X°。
步骤S4，转动关节至适合拔下销的姿态位置，拔出销。
步骤S5，控制机器人转到到位置角度X°-A°，该关节角度位置清零，完成零点标定，需要说明的是，各轴的特定角度是设计时确定的角度，是销与定位面或销与销接触时关节角度与各轴理论零位角度差A°。其中，角度A°为销与销接触或者销与定位面的接触角度与各轴理论零位角度差。在本发明的实施例中，角度A的取值范围为：0°到180°。
具体来说，在上述步骤S3至步骤S5中，在对每个关节进行标定时，将销钉插入到相应的销孔内，然后缓慢转动对应关节，以使得销与销接触或销与定位面接触，此时再按各轴规定的角度差旋转该轴到一特定角度，便可得到该轴的零点位置。
如图3和图4所示，本发明实施例的工业机器人关节零点标定结构，包括：在需要标定的关节的两个相对转动的一个零件上设置销孔、另一个零件上设置销孔或定位面；在对关节开始标定时，将销钉200插入到相应的销孔内，并转动对应的关节，以使得销与销接触或者销与定位面100接触，记录此时的位置角度X°；转动关节至适合拔下销的姿态位置，拔出销；控制机器人转到到位置角度X°-A°，该关节角度位置清零，完成零点标定，其中，角度A°为销与销接触或者销与定位面的接触角度与各轴理论零位角度差。在本发明的实施例中，角度A的取值范围为：0°到180°。
在对每个关节进行标定时，将销钉插入到相应的销孔内，然后缓慢转动对应关节，以使得销与销接触或销与定位面接触，此时再按各轴规定的角度差旋转该轴到一特定角度，便可得到该轴的零点位置。
在本发明的实施例中，对于六轴机器人，对于一轴关节标定(如图4所示)、四轴关节标定(如图7所示)：两个相对转动的零件中的一个为销孔；另一个为定位面；对于二轴关节标定(如图5所示)、三轴关节标定(如图6所示)、五轴关节标定(如图8所示)、六轴关节标定(如图9所示)：两个相对转动的零件均为销孔。
根据本发明实施例的工业机器人关节零点标定结构及标定方法，通过销与销或者销与定位面的单侧接触止动来时序精确定位，具有以下优点：
1、销和销(或定位面)是仅能从一个方向单侧接触，标定精度比键槽方式高、重复标定一致性好；
2、各轴可以独立进行标定；
3、标定工具简单，仅需标准的销钉，无需复杂或特种工具；
4、标定速度快、无需重复调试，仅需让销和销或销与标定面接触即可得到标定所需角度变量；
5、充分利用结构自身特点，仅需追加销孔或加工一平面，无需额外的凸起或大面积定位面，对结构影响较小，较为紧凑。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (2)

1.一种工业机器人关节零点标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，确定需要进行标定的关节，使之处于标定状态；其中，采用本方法在标定时，每次标定一个关节并且单独标定任何一个关节且对关节标定顺序无要求；
步骤S2，设置每个所述关节的两个相对转动的零件中的一个为销孔，另一个为销孔或定位面；
其中，对于六轴机器人，对于一轴关节标定、二轴关节标定、三轴关节标定、四轴关节标定、五轴关节标定：两个相对转动的零件中的一个为销孔；另一个为定位面；
或者，对于六轴机器人，对于一轴关节标定、二轴关节标定、三轴关节标定、四轴关节标定、五轴关节标定：两个相对转动的零件均为销孔；
步骤S3，在对关节开始标定时，将销钉插入到相应的销孔内，并转动对应的关节，以使得销与销接触或者销与所述定位面接触，记录此时的位置角度X°；
步骤S4，转动所述关节至适合拔下销的姿态位置，拔出销；
步骤S5，控制机器人转到位置角度X°-A°，该关节角度位置清零，完成零点标定，其中，所述角度A°为销与销接触或者销与所述定位面的接触角度与各轴理论零位角度差；其中，所述角度A的取值范围为：0°到180°；
在上述步骤S3至步骤S5中，在对每个关节进行标定时，将销钉插入到相应的销孔内，然后缓慢转动对应关节，以使得销与销接触或销与定位面接触，此时再按各轴规定的角度差旋转该轴到一特定角度，便可得到该轴的零点位置。
2.一种工业机器人关节零点标定结构，其特征在于，包括：在需要标定的关节的两个相对转动的一个零件上设置销孔、另一个零件上设置销孔或定位面；在对关节开始标定时，将销钉插入到相应的销孔内，并转动对应的关节，以使得销与销接触或者销与所述定位面接触，记录此时的位置角度X°；转动所述关节至适合拔下销的姿态位置，拔出销；控制机器人转到位置角度X°-A°，该关节角度位置清零，完成零点标定，其中，所述角度A°为销与销接触或者销与所述定位面的接触角度与各轴理论零位角度差；其中，所述角度A的取值范围为：0°到180°；
其中，对于六轴机器人，对于一轴关节标定、二轴关节标定、三轴关节标定、四轴关节标定、五轴关节标定：两个相对转动的零件中的一个为销孔；另一个为定位面；
或者，对于六轴机器人，对于一轴关节标定、二轴关节标定、三轴关节标定、四轴关节标定、五轴关节标定：两个相对转动的零件均为销孔；
在对每个关节进行标定时，将销钉插入到相应的销孔内，然后缓慢转动对应关节，以使得销与销接触或销与定位面接触，此时再按各轴规定的角度差旋转该轴到一特定角度，便可得到该轴的零点位置。
CN202010210102.1A 2020-03-23 2020-03-23 一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法 Active CN111267108B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010210102.1A CN111267108B (zh) 2020-03-23 2020-03-23 一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010210102.1A CN111267108B (zh) 2020-03-23 2020-03-23 一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111267108A CN111267108A (zh) 2020-06-12
CN111267108B true CN111267108B (zh) 2021-12-17

Family

ID=70991720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010210102.1A Active CN111267108B (zh) 2020-03-23 2020-03-23 一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111267108B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117140530B (zh) * 2023-10-17 2024-03-08 芜湖藦卡机器人科技有限公司 一种机器人零点半自动标定夹具
CN117283554B (zh) * 2023-10-17 2024-05-17 芜湖藦卡机器人科技有限公司 一种高精度自动寻位装置及机器人

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5329092A (en) * 1991-11-27 1994-07-12 Deere & Company Welding torch alignment monitor
CN101574809A (zh) * 2009-06-16 2009-11-11 北京华凯汇信息科技有限公司 机器人关节零点定位系统、方法和装置
CN204019549U (zh) * 2014-06-10 2014-12-17 广州明珞汽车装备有限公司 一种旋转限位对零机构
CN105196311A (zh) * 2015-10-21 2015-12-30 国机集团科学技术研究院有限公司 一种六轴机器人的零点快速标定方法
CN108237521A (zh) * 2017-12-19 2018-07-03 珠海格力智能装备有限公司 主动臂结构及具有其的机器人
CN109079778A (zh) * 2018-08-07 2018-12-25 珠海格力电器股份有限公司 机器人调零系统及方法
CN109262657A (zh) * 2018-12-06 2019-01-25 华域汽车车身零件（武汉）有限公司 一种焊接机器人六轴零点标定系统及方法
CN110303485A (zh) * 2019-07-11 2019-10-08 广东天机机器人有限公司 原点定位装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5329092A (en) * 1991-11-27 1994-07-12 Deere & Company Welding torch alignment monitor
CN101574809A (zh) * 2009-06-16 2009-11-11 北京华凯汇信息科技有限公司 机器人关节零点定位系统、方法和装置
CN204019549U (zh) * 2014-06-10 2014-12-17 广州明珞汽车装备有限公司 一种旋转限位对零机构
CN105196311A (zh) * 2015-10-21 2015-12-30 国机集团科学技术研究院有限公司 一种六轴机器人的零点快速标定方法
CN108237521A (zh) * 2017-12-19 2018-07-03 珠海格力智能装备有限公司 主动臂结构及具有其的机器人
CN109079778A (zh) * 2018-08-07 2018-12-25 珠海格力电器股份有限公司 机器人调零系统及方法
CN109262657A (zh) * 2018-12-06 2019-01-25 华域汽车车身零件（武汉）有限公司 一种焊接机器人六轴零点标定系统及方法
CN110303485A (zh) * 2019-07-11 2019-10-08 广东天机机器人有限公司 原点定位装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111267108A (zh) 2020-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109822574B (zh) 一种工业机器人末端六维力传感器标定的方法
US8457786B2 (en) Method and an apparatus for calibration of an industrial robot system
CN108748159B (zh) 一种机械臂工具坐标系自标定方法
KR101200961B1 (ko) 평행 운동학적 기계, 평행 운동학적 기계의 교정 방법, 및교정 프로그램 제품
US6941192B2 (en) Robot machining tool position and orientation calibration
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
JP5321532B2 (ja) ロボットキャリブレーション装置及びキャリブレーション方法
US8554502B2 (en) Method for calculating probe mounting position in on-machine measuring device
CN111267108B (zh) 一种工业机器人关节零点标定结构及标定方法
EP0655301A1 (en) Method and device for calibration of movement axes of an industrial robot
Devlieg Expanding the use of robotics in airframe assembly via accurate robot technology
CN116604601A (zh) 机器人及控制方法、部件制造方法、控制程序和介质
CN105196311A (zh) 一种六轴机器人的零点快速标定方法
CN110757504A (zh) 高精度可移动机器人的定位误差补偿方法
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
US5418890A (en) Arm origin calibrating method for an articulated robot
CN112902898B (zh) 三维测量装置及所适用的机械手臂的校正方法
JP6234091B2 (ja) ロボット装置及び教示点設定方法
CN113799114B (zh) 机器手臂的原点校正方法
Oh Robot accuracy evaluation using a ball-bar link system
Du et al. Industrial robot calibration using a virtual linear constraint
CN113091670B (zh) 一种机器人关节刚度的标定装置及标定方法
CN113733155B (zh) 六轴工业机器人标定装置和标定方法
CN112757344B (zh) 基于力位状态映射模型的机器人过盈轴孔装配方法和装置
CN113799115B (zh) 机器手臂的坐标校正方法

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
CP03 Change of name, title or address

Address after: 272000, No. 888 Huarun Road, Zhongxin Electromechanical Industrial Park, Zhongdian Town, Zoucheng City, Jining City, Shandong Province

Patentee after: Luoshi (Shandong) Robot Group Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: No. b801-004, 8th floor, Xueyan complex building, Tsinghua University, Haidian District, Beijing 100084

Patentee before: ROKAE, Inc.

Country or region before: China

CP03 Change of name, title or address