CN113001520A - 一种机器人手眼标定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人手眼标定装置及方法，属于机器人控制方法技术领域，包括底座、激光发射器、传送装置、拿取装置和定位装置，底座上位于传送装置的一侧设有两个与传送装置传动方向平行的滑座，滑座上设有伸缩装置，定位装置安装在底座上且位于传送装置的上方，用于识别工件位置，传送装置用于将传送工件，定位装置包括两个方向的运动装置，可实现较大定位范围内的全覆盖，大大提高了机器人的精度，减少了遗漏零件情况出现的频率，拿取装置结构设计巧妙，节约功率，本发明的精度高、增大了工作效率、自动化程度高，造价低廉。

Description

一种机器人手眼标定装置及方法
技术领域
本发明涉及机器人控制技术领域，特别涉及一种机器人手眼标定装置及方法。
背景技术
为了实现机器人能够准确完成预设的工作，需要对机器人进行手眼标定，目前使用的方法主要是通过相机实现机器人的手眼标定，如现有技术(CN201410437919.7)中提供了一种机器人手眼标定方法及装置，应用于机器人手眼标定系统，机器人手眼标定系统中的机器人包含机械前臂，机械前臂上设置有第一旋转轴，且机械前臂上安装有第一相机，第一旋转轴上安装有第二相机，第二相机下放置有定位圆；其中，所述手眼标定方法通过第二相机采集定位圆图像拟合圆心，控制第一旋转轴的轴心对准拟合圆心，获取第一旋转轴的机械坐标，并控制第一旋转轴在预设空间范围内多次平移，获取第一相机在每一次平移后采集的定位圆图像，进而确定预设运动模型中模型参数的值，完成机器人的手眼标定，使用该方法进行标定往往需要投入大量的成本，完成设备的配置，而且该标定方法通过机械臂的移动实现相机的移动，不适用于机器人拿取工件的使用情况，不能对相关区域实现全方位的监视，容易造成遗漏零件的情况，因此本发明提供了一种机器人手眼标定装置及方案，该机器人手眼标定装置及方案能够实现定位区域全方位的监视，精度高，且误差率小，结构简单。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种机器人手眼标定装置，包括底座101、激光发射器、传送装置、拿取装置和定位装置，其特征在于所述的定位装置包括转动安装在环形支架上且位于传送装置上方、用于带动激光发射器转动的第二方向运动装置和安装在第二方向运动装置上、用于驱动激光发射器在环形支架直径上运动的第一方向运动装置；所述的拿取装置包括安装在底座上且位传动装置一侧、用于带动吸盘在传送装置传送方向上运动的移动装置和安装在移动装置上、用于带动吸盘在与传送装置传送方向垂直的方向上运动的伸缩装置。
本发明公开的一种优选的机器人手眼标定装置，其特征在于：在环形支架上设有动力源，通过齿轮传动驱动齿圈在环形支架上转动，齿圈为圆环形状，外圈带有齿形结构，齿圈上设置有经过圆心的滑轨，滑轨与齿圈连接的位置安装有限位开关，第一方向运动装置驱动激光发射器在滑轨上移动。
本发明公开的一种优选的机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的第一方向运动装置包括滑块和带传动机构，所述的激光发射器安装在滑块上，带传动机构安装在齿圈上且与滑轨平行，滑块通过带传动驱动在滑轨上运动，通过这种结构设计实现了激光发射器在环形支架投影在传送装置上的区域的全面覆盖，保证了定位的准确性，不会出现遗漏零件的情况。
本发明公开的一种优选的机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的传送装置为带传送机构，底座穿过传送装置，环形支架安装在底座上，底座上设置有线性滑座，伸缩装置设置在滑座上，伸缩装置可以在滑座上滑动，即实现了第一方向的滑动。
本发明公开的一种优选的机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的伸缩装置包括吸盘、方管、圆筒，圆筒和方管通过连接管连通，圆筒内安装圆形推板，方筒内安装有活塞块，活塞块上安装有滑杆，活塞块与圆形推板之间形成密闭空间，通过驱动组件调整圆形推板的位置进而实现吸盘位置的调整，伸缩装置控制吸盘在与第一方向垂直的方向运动，与移动装置配合即实现了吸盘对传送装置上任意位置上的工件的拿取。
本发明公开的一种优选的机器人手眼标定装置，其特征在于：丝杠在动力源的作用下驱动圆形推板，改变圆形推板在圆筒内的位置。
本发明公开的一种优选的机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的丝杠与圆形推板形成螺纹配合，丝杠与圆形推板不同轴，圆筒对圆形推板同样起到了导向作用，与丝杠配合实现了推板位置的移动，与传统的装置相比结构巧妙，大大节约了功率。
本发明公开的一种优选的机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的激光发射器的轴线与滑轨之间的夹角小于90°，滑块下方安装有信号接收器，激光发射器的轴线与滑轨之间的夹角以激光发射器发出的信号经过传送装置的反射后被信号接收器接收为准。
本发明公开的一种优选的机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的定位给装置和拿取装置与计算机连接，由计算机分析定位装置的位置信息后控制拿取装置动作，拿取装置在计算机程序的控制下对工件记性精确拿取。
本发明公开的一种机器人手眼标定方法，其特征在于：包括以下步骤：将工件放置在传送装置上，向定位装置的方向传送；设置在传送装置上的定位装置控制激光发生器运动，信号接收器接收到信号后将位置信息传送给计算机；计算机利用接收的位置信息控制移动装置动作，控制移动装置实现拿取。
本发明公开的一种机器人手眼标定装置的工作原理如下。工作时，首先将工件放置在传送装置上，向定位装置的方向传送；设置在传送装置上的定位装置控制激光发生器运动，信号接收器接收到信号后将位置信息传送给计算机；计算机利用接收的位置信息控制移动装置动作，控制移动装置实现拿取。
本发明与现有技术相比的有益效果为：(1)定位装置可以对传送装置上的区域进行全方位的监视，避免遗漏零件，精度高；(2)计算机通过定位装置的信号分析位置信息，控制拿取装置运动，精度高，准确率高，无需任何人工辅助、自动化程度高；(3)伸缩装置结构巧妙，节约能源；(4)结构简单，造价低廉，便于推广。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2、图4为本发明定位装置结构示意图。
图3为本发明定位装置局部结构示意图。
图5、图6为本发明拿取装置结构示意图。
图7为本发明拿取装置局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例：图1为本发明整体结构示意图，如图1所示的一种机器人手眼标定装置，包括底座101、传送装置104，传送装置104由两个导向辊与一个传送带形成带传动配合，工件放置在传送带上，底座101与两个导向辊的转轴固定连接，底座101上设有供工件落下的孔，底座101上位于传送装置104的一侧设有两个与传送装置104传动方向平行的滑座122，滑座122上设有伸缩装置103，定位装置105安装在底座101上且位于传送装置104的上方，传送装置104用于将传送工件，定位装置105用于识别工件位置，移动装置102用于拿取工件。
如图2、图3、图4所示的定位装置105包括第一方向运动装置106和第二方向运动装置107，第二方向运动装置107包括齿圈112、第二电机支架109，齿圈112转动安装在环形支架108上，环形支架108固定安装在底座101上，第二电机支架109固定安装在环形支架108上，第二电机111固定安装在第二电机支架109上，驱动齿轮110同轴固定安装在第二电机111的输出轴上，第二电机111与齿圈112形成齿轮配合，第一方向运动装置106包括定位带轮支架119、定位带轮120，定位带轮支架119固定安装在齿圈112上，定位带轮支架119转动安装在定位带轮支架119上，第一皮带115与两个定位带轮120形成带传动，第一皮带115与滑轨116平行，其中一个定位带轮120与第一电机113的输出轴同轴固定连接，第一电机113固定安装在第一电机支架114山上，第一电机支架114固定安装在齿圈112上，滑块118与第一皮带115固定连接，滑块118在第一皮带115的带动下在滑轨116上滑动，滑块118上安装有激光发射器117，激光发射器117发射的信号经过传送装置104上工件的反射被滑块118下方安装的信号接收器121接收，信号接收器121将位置信息传送到计算机上，计算机控制移动装置102拿取工件，该定位装置通过设置两个方向的运动装置，使得环形支架投影在传送装置104上的区域被完全覆盖，覆盖面积大，避免出现遗漏工件的情况，结构巧妙，精确度高。
如图5、图6、图7所示的拿取装置包括移动装置102、伸缩装置103，移动装置102包括滑座122和带传动装置，带传动装置驱动伸缩装置103在滑座122上运动，伸缩装置103包括方管130、滑杆132，滑杆132的一端设有动力源131，另一端安装有吸盘140，滑杆132滑动安装在方管130上，活塞块133安装在滑杆132上，圆筒128安装在方管130上，连接管129的一端固定安装在方管130上，另一端固定安装在圆筒128的端部，圆形推板139滑动安装在圆筒128的内部，活塞块133、方管130、连接管129、圆筒128与圆形推板139之间形成有个密闭空间，丝杠138与圆形推板139形成螺纹配合，丝杠138与圆形推板139不同轴，丝杠138转动安装在支座137上，支座137固定安装在方管130上，从动齿轮136同轴固定安装在丝杠138上，主动齿轮135与从动齿轮136形成齿轮配合，主动齿轮135与固定安装在方管130上的伸缩电机134的输出轴同轴固定连接，在工作时，移动装置102驱动吸盘140在平行传送装置104传送方向上运动，伸缩装置103中的伸缩电机134启动，通过主动齿轮135、从动齿轮136的齿轮配合驱动丝杠138转动，圆形推板139随着丝杠138的转动在丝杠138的内部移动，由于是密闭空间，在外界大气压的作用下，活塞块133也随之在方管130内部滑动，带动吸盘140在垂直传送方向的方向上运动，动力源131作为吸盘140工作的动力源，该拿取装置的结构巧妙，区别于传统的两轴机构，结构紧凑，调节灵敏，由于活塞块133与方管130、圆筒128与圆形推板139之间的摩擦力极小，所需的电机功率也很小，很大程度上实现了节约能源的效果。
本发明公开的一种机器人手眼标定装置的工作原理如下。工作时，首先将工件放置在传送装置上，向定位装置的方向传送；设置在传送装置上的定位装置控制激光发生器运动，信号接收器接收到信号后将位置信息传送给计算机；计算机利用接收的位置信息控制移动装置动作，控制移动装置实现拿取。
本发明公开了的器人手眼标定装置利用结构上的巧妙设计实现了定位装置在传送装置上大范围的全覆盖，标定精度高，极大避免了遗漏工件的问题，该装置的拿取装置结构巧妙，节约能源，整个装置采用较为常见的机械结构，造价低廉，便于推广。
本发明还公开了一种机器人手眼标定方法，包括以下步骤：首先将工件放置在传送装置上，向定位装置的方向传送，然后设置在传送装置上的定位装置控制激光发生器运动，信号接收器接收到信号后将位置信息传送给计算机，最后计算机利用接收的位置信息控制移动装置动作，控制移动装置实现拿取。
本发明公开的这种机器人手眼标定方法，前期不需要做任何的辅助工作，自动化程度高，误差率低，节省了大量的人力物力。
本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人手眼标定装置，包括底座、激光发射器、传送装置、拿取装置和定位装置，其特征在于：
所述的定位装置包括转动安装在环形支架上且位于传送装置上方、用于带动激光发射器转动的第二方向运动装置和安装在第二方向运动装置上、用于驱动激光发射器在环形支架直径上运动的第一方向运动装置；
所述的拿取装置包括安装在底座上且位传动装置一侧、用于带动吸盘在传送装置传送方向上运动的移动装置和安装在移动装置上、用于带动吸盘在与传送装置传送方向垂直的方向上运动的伸缩装置。
2.根据权利要求1所述的一种机器人手眼标定装置，其特征在于：在环形支架上设有动力源，通过齿轮传动驱动齿圈在环形支架上转动，齿圈为圆环形状，外圈带有齿形结构，齿圈上设置有经过圆心的滑轨，滑轨与齿圈连接的位置安装有限位开关，第一方向运动装置驱动激光发射器在滑轨上移动，。
3.根据权利要求2所述的一种机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的第一方向运动装置包括滑块和带传动机构，所述的激光发射器安装在滑块上，带传动机构安装在齿圈上且与滑轨平行，滑块通过带传动驱动在滑轨上运动。
4.根据权利要求1所述的一种机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的传送装置为带传送机构，底座穿过传送装置，环形支架安装在底座上，底座上设置有线性滑座，伸缩装置设置在滑座上。
5.根据权利要求4所述的一种机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的伸缩装置包括吸盘、方管、圆筒，圆筒和方管通过连接管连通，圆筒内安装圆形推板，方筒内安装有活塞块，活塞块上安装有滑杆，活塞块与圆形推板之间形成密闭空间，通过驱动组件调整圆形推板的位置进而实现吸盘位置的调整。
6.根据权利要求5所述的一种机器人手眼标定装置，其特征在于：丝杠在动力源的作用下驱动圆形推板，改变圆形推板在圆筒内的位置。
7.根据权利要求6所述的一种机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的丝杠与圆形推板形成螺纹配合，丝杠与圆形推板不同轴。
8.根据权利要求1所述的一种机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的激光发射器的轴线与滑轨之间的夹角小于90°，滑块下方安装有信号接收器，激光发射器的轴线与滑轨之间的夹角以激光发射器发出的信号经过传送装置的反射后被信号接收器接收为准。
9.根据权利要求1所述的一种机器人手眼标定装置，其特征在于：所述的定位给装置和拿取装置与计算机连接，由计算机分析定位装置的位置信息后控制拿取装置动作。
10.如权利要求1所述的一种机器人手眼标定装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)将工件放置在传送装置上，向定位装置的方向传送；
(2)设置在传送装置上的定位装置控制激光发生器运动，信号接收器接收到信号后将位置信息传送给计算机；
(3)计算机利用接收的位置信息控制移动装置动作，控制移动装置实现拿取。
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