CN113771093A - 基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置 - Google Patents

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万梓威
周春琳
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    • 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

Abstract

本发明提供一种基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其包括：标定测量装置；被标定测量装置；直线运动台，其包括底座、设置在所述底座上表面的导轨、与所述平行导轨滑动连接的移动台，所述移动台和机械臂上分别设置有所述标定测量装置和所述被标定测量装置；直线测量装置，其位于所述底座上表面并沿着所述导轨的长度方向设置，所述直线测量装置测量所述移动台和所述底座之间的位移。本发明利用一个直线导轨配合一个直线测量装置，搭建一个运动长度已知的直线运动台，然后在运动台上安装空间位姿的测量装置，运动台意义在于扩大了位姿测量装置的测量范围，位姿测量装置只需要在一个很小的局部范围内有测量效果即可。

Description

基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置
技术领域
本发明属于测量仪器领域，尤其涉及到一种基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置。
背景技术
机器人的重复定位精度一般很高，但绝对定位精度受加工装配误差﹑杆件变形等的影响通常较低，而且在会随着使用时间的增加而逐渐降低，要提高机器人的绝对定位精度，一般需要进行运动学参数标定，需要使用高精度的测量设备和适当的参数识别方法辨识出机器人模型的准确参数。另外，机器人在出厂前均需要检测其直线运动的轨迹精度，确保其精度指标符合各项标准。
目前，对机器人进行标定与测量多采用激光跟踪仪等测量设备，这类设备通常有μm级的测量精度，因此标定精度很高，但这类设备通常十分昂贵，同时在一些生产现场，由于在机器人外部均设有护栏，无法提供空旷的标定环境，很容易出现视线遮挡的情况，机器人需要拆卸搬运到空旷环境中才能进行标定，这都将极大地限制其应用。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置并提供至少后面将说明的优点。
本发明的另一个目的是提供一种基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，利用一个直线导轨配合一个直线测量装置，搭建一个运动长度已知的直线运动台，然后在运动台上安装空间位姿的测量装置，运动台意义在于扩大了位姿测量装置的测量范围，位姿测量装置只需要在一个很小的局部范围内有测量效果即可。
本发明的技术方案如下：
基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其包括：
标定测量装置；
被标定测量装置；
直线运动台，其包括底座、设置在所述底座上表面的导轨、与所述平行导轨滑动连接的移动台，所述移动台和机械臂上分别设置有所述标定测量装置或所述被标定测量装置；
直线测量装置，其位于所述底座上表面并沿着所述导轨的长度方向设置，所述直线测量装置测量所述移动台和所述底座之间的位移。
优选的是，所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置中，所述被标定测量装置包括中心连接块、相互正交连接在所述中心连接块上的X方向测量板、Y方向测量板和Z方向测量板，所述中心连接块通过延长单元与所述机械臂连接。
优选的是，所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置中，
所述标定测量装置包括设置在所述移动台顶部的支撑座和设置在所述支撑座上的位移传感器；
所述被标定测量装置放置在所述标定测量装置上，所述位移传感器分别检测所述X方向测量板、Y方向测量板和Z方向测量板的位移。
优选的是，所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置中，
所述支撑座包括有水平支撑板、分别设置在所述水平支撑板两个外侧边并相互垂直的第一竖直支撑板和第二竖直支撑板；
所述位移传感器分别设置在所述水平支撑板、所述第一竖直支撑板和所述第二竖直支撑板上，且所述位移传感器的检测头伸入至所述水平支撑板的上表面、所述第一竖直支撑板和所述第二竖直支撑板的内表面。
优选的是，所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置中，所述位移传感器为3个或6个。
优选的是，所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置中，
所述水平支撑板、所述第一竖直支撑板和所述第二竖直支撑板上分别设置有1个所述位移传感器；
或者所述水平支撑板、所述第一竖直支撑板和所述第二竖直支撑板上分别设置有两个所述位移传感器；
或者所述水平支撑板、所述第一竖直支撑板和所述第二竖直支撑板上分别设置有3个、2个和1个所述位移传感器。
优选的是，所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置中，所述直线测量装置为光栅尺或者拉线编码器。
优选的是，所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置中，还包括一多工位固定座，其上提供多个固定位以固定所述直线运动台。
本发明具有以下有益效果：
(1)提供了一种成本较低的机器人动态精度测量装置，提升机器人研发工作的效率与质量；
(2)提供了一种成本较低，且不易受环境约束的机器人标定装置，可以方便地在机器人的使用环境中快速标定，恢复机器人的运行精度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明提供的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置的一个实施例中的被测量标定装置的结构示意图；
图3为本发明提供的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置的一个实施例中的测量标定装置的结构示意图；
图4为本发明提供的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置的另一个实施例中的被测量标定装置的结构示意图；
图5为本发明提供的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置的另一个实施例中的测量标定装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
为了完成机器人的标定，往往需要测量机器人在真实空间的多个测量位姿，然后再和机器人控制器确定的虚拟位姿进行对比，利用二者的差异，优化求解运动学参数，实现机器人模型参数的标定。在上述过程中，机器人在真实空间中的测量位姿分布范围越大，通常标定精度就越高，而如何大范围、高精度且廉价的测量机器人的位姿，就是一个难题。这个难题也出现在机器人的精度检验环节上，因为精度检验也需要机器人尽可能运动一个较长的距离，然后再由外部设备测量机器人的实际运动轨迹与虚拟运动轨迹的差异，差异越大说明机器人的运动精度越低。
实施例1
如图1、图2和图3所示，本发明提供一种基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其包括：
标定测量装置1；
被标定测量装置2；
直线运动台，其包括底座301、设置在所述底座301上表面的导轨302、与所述导轨滑动连接的移动台303，所述移动台303和机械臂4上分别设置有所述标定测量装置1和所述被标定测量装置2；
直线测量装置5，其位于所述底座301上表面并沿着所述导轨302的长度方向设置，所述直线测量装置5测量所述移动台303和所述底座301之间的位移；
多工位固定座6，其上提供多个固定位以固定所述直线运动台，通过定位元件和锁紧元件对直线运动台进行定位锁紧。
如图2所示，所述被标定测量装置2包括中心连接块201、相互正交连接在所述中心连接块201上的X方向测量板202、Y方向测量板203和Z方向测量板204，所述中心连接块201通过延长单元205与所述机械臂4连接。
如图3所示，所述标定测量装置1包括设置在所述移动台303顶部的支撑座和设置在所述支撑座上的位移传感器102；
所述被标定测量装置2放置在所述标定测量装置1上，所述位移传感器102分别检测所述X方向测量板202、Y方向测量板203和Z方向测量板204的位移。
所述支撑座包括有水平支撑板1011、分别设置在所述水平支撑板1011两个外侧边并相互垂直的第一竖直支撑板1012和第二竖直支撑板1013；
所述位移传感器102为6个，所述水平支撑板1011、所述第一竖直支撑板1012和所述第二竖直支撑板1013上分别设置有3个、2个和1个所述位移传感器102，且所述位移传感器102的检测头伸入至所述水平支撑板1011的上表面、所述第一竖直支撑板1012和所述第二竖直支撑板1013的内表面。
所述直线测量装置5为光栅尺或者拉线编码器。光栅尺设置在两个导轨之间，检测头随着移动台的移动在光栅尺上滑动，从而测量移动台相对于底座的运动长度。
此处也可以使用其他可以进行直线测量的装置，本领域技术人员根据实际需要进行选择，在此无需赘述。
实施例2
如图4和图5所示，为测量标定装置和被测量标定装置的结构图。
所述位移传感器102为6个，所述水平支撑板1011、所述第一竖直支撑板1012和所述第二竖直支撑板1013上分别设置有两个所述位移传感器102，其中，所述Z方向测量板204长度与所述Y方向测量板203长度相同；所述第一竖直支撑板1012长度与所述第二竖直支撑板1013长度相同。
由于位移传感器的位置固定并已知，可通过位移传感器的读书变化，换算出被测量装置2的相对空间6D位姿，包括有X、Y、Z、Rx、Ry、Rz六个坐标。
实施例2和实施例1基本结构相同，不同的是实施例2中三个方向分别设置两个位移传感器，方便计算。
被测量标定装置和测量标定装置的具体结构本领域技术人员可根据实际需要进行改变，其他形式本发明不再详细描述。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (8)

1.基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其特征在于，包括：
标定测量装置；
被标定测量装置；
直线运动台，其包括底座、设置在所述底座上表面的导轨、与所述平行导轨滑动连接的移动台，所述移动台和机械臂上分别设置有所述标定测量装置或所述被标定测量装置；
直线测量装置，其位于所述底座上表面并沿着所述导轨的长度方向设置，所述直线测量装置测量所述移动台和所述底座之间的位移。
2.如权利要求1所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其特征在于，所述被标定测量装置包括中心连接块、相互正交连接在所述中心连接块上的X方向测量板、Y方向测量板和Z方向测量板，所述中心连接块通过延长单元与所述机械臂连接。
3.如权利要求2所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其特征在于，所述标定测量装置包括设置在所述移动台顶部的支撑座和设置在所述支撑座上的位移传感器；
所述被标定测量装置放置在所述标定测量装置上，所述位移传感器分别检测所述X方向测量板、Y方向测量板和Z方向测量板的位移。
4.如权利要求3所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其特征在于，所述支撑座包括有水平支撑板、分别设置在所述水平支撑板两个外侧边并相互垂直的第一竖直支撑板和第二竖直支撑板；
所述位移传感器分别设置在所述水平支撑板、所述第一竖直支撑板和所述第二竖直支撑板上，且所述位移传感器的检测头伸入至所述水平支撑板的上表面、所述第一竖直支撑板和所述第二竖直支撑板的内表面。
5.如权利要求4所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其特征在于，所述位移传感器为3个或6个。
6.如权利要求5所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其特征在于，所述水平支撑板、所述第一竖直支撑板和所述第二竖直支撑板上分别设置有1个所述位移传感器；
或者所述水平支撑板、所述第一竖直支撑板和所述第二竖直支撑板上分别设置有两个所述位移传感器；
或者所述水平支撑板、所述第一竖直支撑板和所述第二竖直支撑板上分别设置有3个、2个和1个所述位移传感器。
7.如权利要求6所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其特征在于，所述直线测量装置为光栅尺或者拉线编码器。
8.如权利要求6所述的基于直线运动台的机械臂标定与精度测量装置，其特征在于，还包括一多工位固定座，其上提供多个固定位以固定所述直线运动台。
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