CN115338866A - 一种可实现机器人末端位姿误差补偿方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供有一种可实现机器人末端位姿误差补偿方法及装置，包括加工平台、转动基座、固定座、通过第一转动机构转动连接在转动基座上方的主臂、通过第二转动机构转动连接在主臂顶端一侧的第三转动机构、设置在第三转动机构一端的副臂、通过第四转动机构转动连接在副臂一侧的第五转动机构。该可实现机器人末端位姿误差补偿方法及装置，通过标定点和视觉传感器的配合使用，使得装置能够对机器人末端执行器进行转动角度和位移量进行测量，同时通过激光接收器和激光发射器的配合使用，使得装置能够对机器人末端执行器进行转动角度校准以及检测机器人末端执行器在移动的过程中是否产生偏移，以满足对机器人末端执行器进行多参数的测量校准。

Description

一种可实现机器人末端位姿误差补偿方法及装置
技术领域
本发明涉及机器人位姿误差补偿技术领域，具体公开一种可实现机器人末端位姿误差补偿方法及装置。
背景技术
机器人在运动过程中，由于前述多种因素的影响，机器人末端执行器将会偏离理想的运动轨迹，从而产生轨迹误差。因此如何对机器人的末端运动轨迹误差进行补偿，以便消除或降低机器人未端的运动轨迹误差，也是个很重要的问题。为了提高机器人末端执行器的操作精度，降低末端执行器的位姿误差，通过上面的误差分析业偏禾方法求出执行器的位姿误差后，需要通过一定的方法来消除这些误差，这就是机器人的误差补偿。机器人的误差补偿方法目前主要有两种：-是采用软件方法，这种方法是通过机器人控制软件来调整机器人末端执行器的名义位姿参数或名义输入运动参数来实现的。这种方法需要较长的计算时间，因此其实时性稍差；另一种补偿方法是硬件法，这种方法采用误差补偿器来消除机器人末端执行器的位姿误差。这种方法虽然具有精度高，实时性好等优点，但也具有成本较高的缺点由于工业机器人多采用半开环控制方式，各项机械误差和控制误差产生的影响不能通过控制系统本身加以消除。因此人们希望通过控制软件来校正机器人末端执行器的位姿，实现机器人的位姿误差补偿。
现有的部分机器人末端执行器在进行位姿测量时，由于标定板处于固定状态，无法满足对机器人末端执行器进行多方位的测量校准，同时在通过标定板在对机器人末端执行器进行位姿校准时，只能进行单一的位移量校准，无法满足对机器人末端执行器进行多参数的测量校准。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种可实现机器人末端位姿误差补偿方法及装置，包括加工平台、转动基座、固定座、通过第一转动机构转动连接在转动基座上方的主臂、通过第二转动机构转动连接在主臂顶端一侧的第三转动机构、设置在第三转动机构一端的副臂、通过第四转动机构转动连接在副臂一侧的第五转动机构和固定安装在第五转动机构一侧的机器人末端执行器，所述固定座的顶部固定安装有角度调节机构，所述角度调节机构的一侧固定套装有安装座，所述安装座的内侧卡接有标定板，且安装座的另一侧分别固定安装有控制器和第一角度传感器，所述机器人末端执行器的外侧固定安装有测量机构。
优选的，所述伺服电机包括固定安装在固定座上的第一支座和第二支座，所述第一支座和第二支座之间转动连接有固定杆，所述固定杆延伸出第一支座外部的一端通过轴套固定套装有固定安装在第一支座外侧且与第一角度传感器之间进行电连接的伺服电机。
优选的，所述标定板包括卡接在安装座内侧的板体，所述板体的表面设置有标定点，且板体位于标定点下方的表面设置有激光接收器。
优选的，所述安装座的内部设置有第一磁铁。
优选的，所述板体的内部设置有与第一磁铁极性相反的第二磁铁。
优选的，所述测量机构包括分别固定安装在机器人末端执行器外侧的视觉传感器、激光发射器和第二角度传感器。
优选的，所述副臂和第五转动机构的外侧分别固定安装有第三角度传感器和第四角度传感器。
优选的，所述视觉传感器之间的轴心间距与标定点最外侧的两个圆圆心最大间距相等。
1、该可实现机器人末端位姿误差补偿方法及装置，通过标定点和视觉传感器的配合使用，使得装置能够对机器人末端执行器进行转动角度和位移量进行测量，同时通过激光接收器和激光发射器的配合使用，使得装置能够对机器人末端执行器进行转动角度校准以及检测机器人末端执行器在移动的过程中是否产生偏移，以满足对机器人末端执行器进行多参数的测量校准。
2、该可实现机器人末端位姿误差补偿方法及装置，通过第一支座、第二支座、固定杆和伺服电机的配合使用，使得装置能够通过伺服电机的驱动带动标定板进行转动，进而装置能够带动机器人末端执行器进行转动和角度调整的进行多方位测量，能够满足对机器人末端执行器进行多方位的位姿测量校准。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明角度调节机构的俯视图；
图3为本发明角度调节机构的侧面示意图；
图4为本发明测量机构的示意图；
图5为本发明安装座的示意图；
图6为本发明结构的位移校准工作示意图；
图7为本发明结构的旋转校准工作示意图；
图8为本发明的角度校准工作示意图。
图中：1、加工平台；2、转动基座；3、固定座；4、第一转动机构；5、主臂；6、第二转动机构；7、第三转动机构；8、副臂；9、第四转动机构；10、第五转动机构；11、机器人末端执行器；12、角度调节机构；121、第一支座；122、第二支座；123、固定杆；124、伺服电机；13、安装座；14、标定板；141、板体；142、标定点；143、激光接收器；15、控制器；16、第一角度传感器；17、测量机构；171、视觉传感器；172、激光发射器；173、第二角度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
本发明实施例中的附图：图中不同种类的剖面线不是按照国标进行标注的，也不对元件的材料进行要求，是对图中元件的剖视图进行区分。
请参阅图1-8，一种可实现机器人末端位姿误差补偿方法及装置，包括加工平台1、转动基座2、固定座3、通过第一转动机构4转动连接在转动基座2上方的主臂5、通过第二转动机构6转动连接在主臂5顶端一侧的第三转动机构7、设置在第三转动机构7一端的副臂8、通过第四转动机构9转动连接在副臂8一侧的第五转动机构10和固定安装在第五转动机构10一侧的机器人末端执行器11，固定座3的顶部固定安装有角度调节机构12，角度调节机构12的一侧固定套装有安装座13，安装座13的内侧卡接有标定板14，且安装座13的另一侧分别固定安装有控制器15和第一角度传感器16，机器人末端执行器11的外侧固定安装有测量机构17。
其中，伺服电机124包括固定安装在固定座3上的第一支座121和第二支座122，第一支座121和第二支座122之间转动连接有固定杆123，固定杆123延伸出第一支座121外部的一端通过轴套固定套装有固定安装在第一支座121外侧且与第一角度传感器16之间进行电连接的伺服电机124。
其中，标定板14包括卡接在安装座13内侧的板体141，板体141的表面设置有标定点142，且板体141位于标定点142下方的表面设置有激光接收器143，利用激光接收器143能够对激光发射器172发射的激光进行接收检测，进而计算出机器人末端执行器11在转动或者位移的过程中是否产生偏移，进而便于对机器人末端执行器11进行位姿校准。
其中，安装座13的内部设置有第一磁铁。
其中，板体141的内部设置有与第一磁铁极性相反的第二磁铁，通过第一磁铁和第二磁铁之间的磁性作用力可将板体141稳定的吸附固定在安装座13内侧的同时便于对其进行安装和拆卸。
其中，测量机构17包括分别固定安装在机器人末端执行器11外侧的视觉传感器171、激光发射器172和第二角度传感器173，利用激光发射器172能够进行激光发射的同时配合激光接收器143对机器人末端执行器11进行角度和位移检测校准。
其中，副臂8和第五转动机构10的外侧分别固定安装有第三角度传感器和第四角度传感器，利用第三角度传感器和第四角度传感器能够分别对副臂8和第五转动机构10的转动角度进行测量，进而便于调整机器人末端执行器11的位置通过标定板14对机器人末端执行器11的位姿进行测量和校准。
其中，视觉传感器171之间的轴心间距与标定点142最外侧的两个圆圆心最大间距相等，利用标定点142能够对机器人末端执行器11绕着第五转动机构10轴向进行转动的角度或者机器人末端执行器11移动的位移量进行检测校准。
对机器人末端执行器11进行位移量和转动角度校准时，如图6所示，启动第二转动机构6和第四转动机构9分别带动第三转动机构7和第五转动机构10进行转动，同时通过第四转动机构9的转动来保证机器人末端执行器11处于水平状态，通过视觉传感器171对机器人末端执行器11的位置进行检测调整，使得机器人末端执行器11垂直于板体141进行移动，进而通过标定点142对机器人末端执行器11进行位移量校准；
同时通过将机器人末端执行器11位移至激光接收器143的一侧，可通过转动基座2的驱动带动机器人末端执行器11绕着转动基座2的轴向进行转动，此时通过激光接收器143对激光发射器172的反射的激光进行检测，通过激光接收器143接收激光时间的不同，进而对机器人末端执行器11的转动角度进行检测校准，同时可通过第五转动机构10的驱动带动机器人末端执行器11进行转动分别通过视觉传感器171和标定点142以及激光发射器172和激光接收器143进行位移量和转动角度的检测校准；
如图7所示，启动第一转动机构4和主臂5分别带动第三转动机构7和第二转动机构6进行转动，此时保证机器人末端执行器11处于水平状态，启动第二转动机构6带动机器人末端执行器11进行转动，进而通过标定点142和激光接收器143进行转动角度检测和校准；
如图8所示，启动第四转动机构9和伺服电机124分别带动第五转动机构10和标定板14进行转动，通过第一角度传感器16对板体141转动的角度进行量测；
通过第五转动机构10上的第四角度传感器和第二角度传感器173对第五转动机构10和机器人末端执行器11的转动角度进行检测，启动第五转动机构10带动机器人末端执行器11进行转动；
通过视觉传感器171和标定点142以及激光发射器172和激光接收器143的配合对机器人末端执行器11进行多方位的位姿检测定位校准，本说明中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种可实现机器人末端位姿误差补偿装置，包括加工平台(1)、转动基座(2)、固定座(3)、通过第一转动机构(4)转动连接在转动基座(2)上方的主臂(5)、通过第二转动机构(6)转动连接在主臂(5)顶端一侧的第三转动机构(7)、设置在第三转动机构(7)一端的副臂(8)、通过第四转动机构(9)转动连接在副臂(8)一侧的第五转动机构(10)和安装在第五转动机构(10)一侧的机器人末端执行器(11)，其特征在于：所述固定座(3)的顶部安装有角度调节机构(12)，所述角度调节机构(12)的一侧套装有安装座(13)，所述安装座(13)的内侧卡接有标定板(14)，且安装座(13)的另一侧分别安装有控制器(15)和第一角度传感器(16)，所述机器人末端执行器(11)的外侧安装有测量机构(17)。
2.根据权利要求1所述的一种可实现机器人末端位姿误差补偿装置，其特征在于：所述伺服电机(124)包括安装在固定座(3)上的第一支座(121)和第二支座(122)，所述第一支座(121)和第二支座(122)之间转动连接有固定杆(123)，所述固定杆(123)延伸出第一支座(121)外部的一端通过轴套套装有固定安装在第一支座(121)外侧且与第一角度传感器(16)之间进行电连接的伺服电机(124)。
3.根据权利要求1所述的一种可实现机器人末端位姿误差补偿装置，其特征在于：所述标定板(14)包括卡接在安装座(13)内侧的板体(141)，所述板体(141)的表面设置有标定点(142)，且板体(141)位于标定点(142)下方的表面设置有激光接收器(143)。
4.根据权利要求1所述的一种可实现机器人末端位姿误差补偿装置，其特征在于：所述安装座(13)的内部设置有第一磁铁。
5.根据权利要求3所述的一种可实现机器人末端位姿误差补偿装置，其特征在于：所述板体(141)的内部设置有与第一磁铁极性相反的第二磁铁。
6.根据权利要求1所述的一种可实现机器人末端位姿误差补偿装置，其特征在于：所述测量机构(17)包括分别安装在机器人末端执行器(11)外侧的视觉传感器(171)、激光发射器(172)和第二角度传感器(173)。
7.根据权利要求1所述的一种可实现机器人末端位姿误差补偿装置，其特征在于：所述副臂(8)和第五转动机构(10)的外侧分别安装有第三角度传感器和第四角度传感器。
8.根据权利要求6所述的一种可实现机器人末端位姿误差补偿装置，其特征在于：所述视觉传感器(171)之间的轴心间距与标定点(142)最外侧的两个圆圆心最大间距相等。
9.根据权利要求1所述的一种可实现机器人末端位姿误差补偿方法，其特征在于：该末端位姿误差补偿方法包括以下步骤：
步骤一、启动第二转动机构(6)和第四转动机构(9)分别带动第三转动机构(7)和第五转动机构(10)进行转动，同时通过第四转动机构(9)的转动来保证机器人末端执行器(11)处于水平状态，通过视觉传感器(171)对机器人末端执行器(11)的位置进行检测调整，使得机器人末端执行器(11)垂直于板体(141)进行移动，进而通过标定点(142)对机器人末端执行器(11)进行位移量校准；
步骤二、通过将机器人末端执行器(11)位移至激光接收器(143)的一侧，可通过转动基座(2)的驱动带动机器人末端执行器(11)绕着转动基座(2)的轴向进行转动，此时通过激光接收器(143)对激光发射器(172)的反射的激光进行检测，通过激光接收器(143)接收激光时间的不同，进而对机器人末端执行器(11)的转动角度进行检测校准；
步骤三、启动第一转动机构(4)和主臂(5)分别带动第三转动机构(7)和第二转动机构(6)进行转动，此时保证机器人末端执行器(11)处于水平状态，启动第二转动机构(6)带动机器人末端执行器(11)进行转动，进而通过标定点(142)和激光接收器(143)进行转动角度检测和校准；
步骤四、启动第四转动机构(9)和伺服电机(124)分别带动第五转动机构(10)和标定板(14)进行转动，通过第一角度传感器(16)对板体(141)转动的角度进行量测；
步骤五、通过第五转动机构(10)上的第四角度传感器和第二角度传感器(173)对第五转动机构(10)和机器人末端执行器(11)的转动角度进行检测，启动第五转动机构(10)带动机器人末端执行器(11)进行转动；
步骤六、通过视觉传感器(171)和标定点(142)以及激光发射器(172)和激光接收器(143)的配合对机器人末端执行器(11)进行多方位的位姿检测定位校准。
10.根据权利要求9所述的一种可实现机器人末端位姿误差补偿方法，其特征在于：通过所述第五转动机构(10)的驱动带动机器人末端执行器(11)进行转动分别通过视觉传感器(171)和标定点(142)以及激光发射器(172)和激光接收器(143)进行位移量和转动角度的检测校准。
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