CN117140530B - 一种机器人零点半自动标定夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人零点半自动标定夹具，具体涉及机器人零点标定领域，包括第一旋转体和第二旋转体，第二旋转体活动安装在第一旋转体的一端，第一旋转体与第二旋转体之间设有标定机构，标定机构包括外套筒、拉环座和标定底座，外套筒和标定底座分别固定安装在第一旋转体和第二旋转体上，标定底座对应外套筒的一端开设有标定槽，拉环座的一端连接有销轴，且销轴滑动设于外套筒的内部，第一旋转体与第二旋转体处于零点位置时，外套筒与标定底座对接，且销轴的一端滑动进入标定槽内部。本发明通过采用半自动的方式，实现对机器人进行快速零点标定，操作简单且原理易懂，使用者可在现场进行操作。

Description

一种机器人零点半自动标定夹具

技术领域

本发明涉及机器人零点标定技术领域，更具体地说，本发明涉及一种机器人零点半自动标定夹具。

背景技术

零点作为机器人坐标系的基准位置，对机械人的操作精度尤为重要，没有零点机器人就无法判断自身的位置，因此工业机器人在出厂之前均会对机器人的机械参数及零点位置进行标定，但在特殊情况下，如电池或同步带更换、断电、手动移动机器人关节等均会造成零点的丢失。

目前主流的零点标定方式有：贴标/刻线式、插销式或V槽式，通过测量标线或V槽是否对准来进行辅助标定，这类标定方式中，专业仪器的使用操作繁琐且原理复杂，尤其是后续客户使用过程中需要重新标定零点时，需要返厂或请专业人员进行检测调试，使用者并不能自行进行快速复位零点标定，极大的了影响了设备使用的效率。

发明内容

本发明提供的一种机器人零点半自动标定夹具，所要解决的问题是：现有技术使用者并不能自行进行快速复位零点标定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机器人零点半自动标定夹具，包括第一旋转体和第二旋转体，第二旋转体活动安装在第一旋转体的一端，第一旋转体与第二旋转体之间设有标定机构，标定机构包括外套筒、拉环座和标定底座，外套筒和标定底座分别固定安装在第一旋转体和第二旋转体上，标定底座对应外套筒的一端开设有标定槽，拉环座的一端连接有销轴，且销轴滑动设于外套筒的内部，第一旋转体与第二旋转体处于零点位置时，外套筒与标定底座对接，且销轴的一端滑动进入标定槽内部；销轴对应标定槽的周向位置安装有多组二次定位组件，二次定位组件包括顶柱，顶柱贯穿安装在销轴的侧壁，并与销轴的侧壁滑动配合，多组顶柱同步等量滑动，第一旋转体与第二旋转体处于零点位置时，多组顶柱完全伸出销轴后均与标定槽的内壁接触。

在一个优选的实施方式中，第一旋转体上固定安装有安装座，安装座顶部开设有第二V形槽和第二安装孔，第二旋转体上开设有第一V形槽和第一安装孔，且第一V形槽和第一安装孔分别与第二V形槽和第二安装孔垂直方向对应。

在一个优选的实施方式中，外套筒对应标定底座的一端固定连接固定夹具，固定夹具的内部开设有轴孔，销轴滑动贯穿于轴孔的内部。

在一个优选的实施方式中，固定夹具的底部和标定底座远离固定夹具的一端均固定设有V形凸起，固定夹具和标定底座上均开设有第三安装孔，固定夹具通过对应的V形凸起与第二V形槽卡合定位，且固定夹具上的第三安装孔与安装座上的第二安装孔通过螺丝固定，标定底座通过对应的V形凸起与第一V形槽卡合定位，且标定底座上的第三安装孔与第二旋转体上的第一安装孔通过螺丝固定。

在一个优选的实施方式中，销轴的外周套设有第一弹性件，销轴上固定设有轴肩，外套筒内壁对应轴肩的位置固定设有挡块，且挡块与轴肩接触时，对轴肩周向位置阻挡定位。

在一个优选的实施方式中，销轴的内部转动安装有驱动柱，驱动柱对应二次定位组件的一端外周开设有驱动槽，销轴对应二次定位组件的位置开设有定位腔，二次定位组件还包括驱动块，且驱动块滑动设于定位腔的内部，驱动块与驱动槽之间活动接触，驱动块与顶柱之间固定连接，驱动块与定位腔的内壁之间固定连接有第二弹性件。

在一个优选的实施方式中，销轴对应顶柱的位置开设有收纳槽，顶柱远离驱动块的一端外周固定设有固定爪，顶柱远离驱动块的一端固定安装有压力传感器，固定爪和压力传感器均滑动设于收纳槽的内部。

在一个优选的实施方式中，拉环座的一端固定设有螺纹柱，且拉环座与销轴之间通过螺纹柱螺纹连接，驱动柱对应螺纹柱的一端设于螺纹柱的内部，且驱动柱的一端外周固定设有限位块，螺纹柱的对应限位块的位置开设有限位长槽，且限位块沿限位长槽内部横向滑动。

在一个优选的实施方式中，销轴对应标定底座的一端安装有检测机构，检测机构包括接触检测座和靶座，第一旋转体与第二旋转体垂直时，使接触检测座和靶座接触。

在一个优选的实施方式中，接触检测座安装于标定槽的内部，且接触检测座与标定底座的V形凸起位于同一水平线上，标定底座对应接触检测座的位置开设有安装腔，接触检测座的顶端和底端均嵌设有检测触头，靶座固定安装于销轴远离拉环座的一端，靶座上固定安装有条形安装台，且条形安装台与接触检测座位于同一水平线上，条形安装台的顶端和底端均嵌设有靶座触头。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过采用了半自动的方式，实现对机器人进行快速零点标定，操作简单且原理易懂，使用者可在现场进行操作，同时精度比手眼标定高。

2、本发明通过设置二次定位组件，可在留出空间减小摩擦损耗的情况下，保证销轴与标定槽的对准精度。

3、本发明通过设置接触检测座和靶座，可检测第一旋转体与第二旋转体之间是否存在夹角，避免二次定位组件失去定位效果，影响定位精度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的第一旋转体结构示意图。

图3为本发明的第二旋转体结构示意图。

图4为本发明的外套筒剖面结构示意图。

图5为本发明的固定夹具结构示意图。

图6为本发明的标定底座结构示意图。

图7为本发明的销轴剖面结构示意图。

图8为本发明的定位腔剖面结构示意图。

图9为本发明的驱动柱端部结构示意图。

图10为本发明的顶柱收回状态示意图。

图11为本发明的顶柱伸出状态示意图。

图12为本发明的靶座端部结构示意图。

图13为本发明的标定槽剖面结构示意图。

图14为本发明的接触检测座端部结构示意图。

附图标记为：1、第一旋转体；2、第二旋转体；21、第一V形槽；22、第一安装孔；3、安装座；31、第二V形槽；32、第二安装孔；4、固定夹具；41、轴孔；42、V形凸起；5、外套筒；51、挡块；6、拉环座；61、销轴；611、收纳槽；62、螺纹柱；621、限位长槽；63、第一弹性件；64、轴肩；65、驱动柱；651、驱动槽；652、限位块；66、定位腔；67、二次定位组件；671、驱动块；672、顶柱；673、固定爪；674、压力传感器；675、第二弹性件；68、靶座；681、条形安装台；682、靶座触头；7、标定底座；71、标定槽；72、第三安装孔；73、接触检测座；74、检测触头。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

参照说明书附图1-图11，一种机器人零点半自动标定夹具，包括第一旋转体1和第二旋转体2，第二旋转体2活动安装在第一旋转体1的一端，第一旋转体1与第二旋转体2之间设有标定机构，标定机构包括外套筒5、拉环座6和标定底座7，外套筒5和标定底座7分别固定安装在第一旋转体1和第二旋转体2上，标定底座7对应外套筒5的一端开设有标定槽71，拉环座6的一端连接有销轴61，且销轴61滑动设于外套筒5的内部，第一旋转体1与第二旋转体2处于零点位置时，外套筒5与标定底座7对接，且销轴61的一端滑动进入标定槽71内部；

需要说明的是，可以将销轴61和标定槽71等直径设置，在对机器人零点校正时，旋转体被移到一个定义的机械位置，即所谓机械零位，如果机器人在机械零位，那么每个旋转体的绝对传感器值被存储，在本实施例中，第二旋转体2以第一旋转体1的一端为中心进行旋转，销轴61以固定的方式设在第一旋转体1的零点位，标定底座7跟随第二旋转体2旋转，控制第二旋转体2旋转至第一旋转体1的零点位时，工作人员通过拉环座6拉动销轴61横向移动，当销轴61的能够滑入标定槽71内部时，表示第一旋转体1和第二旋转体2处于机械零位。

但是，若销轴61和标定槽71等直径设置，长期使用的话，不断地插拔会产生磨损，为了避免连续拔插销轴61使其与标定槽71的内壁之间因摩擦产生损耗，进而影响对准精度，本实施例还提供以下技术方案，具体的：

销轴61与标定槽71之间留置空间，销轴61对应标定槽71的周向位置安装有多组二次定位组件67，二次定位组件67包括顶柱672，顶柱672贯穿安装在销轴61的侧壁，并与销轴61的侧壁滑动配合，多组顶柱672同步等量滑动，第一旋转体1与第二旋转体2处于零点位置时，多组顶柱672完全伸出销轴61后均与标定槽71的内壁接触。

需要说明的是，本发明在销轴61与标定槽71之间留置空间，在拔插销轴61时不会与标定槽71的内壁接触，而留置的空间会导致销轴61在标定槽71内移动而产生对准误差，因此通过在销轴61上增加二次定位组件67，在销轴61插入标定槽71后，控制多组顶柱672同步等量滑出，若多组顶柱672完全伸出后均与标定槽71的内壁接触，则说明第二旋转体2精准的位于第一旋转体1的零点位置处，若有一个未接触，则说明第二旋转体2的位置还有一定偏差，此时需要微调设备使第二旋转体2运动，直至多组顶柱672均与标定槽71的内壁接触，从而能够在留出空间减小摩擦损耗的情况下，保证销轴61与标定槽71的对准精度。

参照说明书附图3，第一旋转体1上固定安装有安装座3，安装座3顶部开设有第二V形槽31和第二安装孔32，第二旋转体2上开设有第一V形槽21和第一安装孔22，且第一V形槽21和第一安装孔22分别与第二V形槽31和第二安装孔32垂直方向对应。

需要说明的是，通过现有技术的第一V形槽21和第二V形槽31作为零点位的标记，在第一V形槽21的两侧和第二V形槽31的两侧分别设置第一安装孔22和第二安装孔32，用于安装标定底座7和固定夹具4。

参照说明书附图2、图4和图5，外套筒5对应标定底座7的一端固定连接固定夹具4，固定夹具4的内部开设有轴孔41，销轴61滑动贯穿于轴孔41的内部。

需要说明的是，固定夹具4与外套筒5之间通过螺栓固定，使轴孔41与标定槽71对应，轴孔41限定销轴61的横向滑动并提供支撑。

参照说明书附图2、图3、图5和图6，固定夹具4的底部和标定底座7远离固定夹具4的一端均固定设有V形凸起42，固定夹具4和标定底座7上均开设有第三安装孔72，固定夹具4通过对应的V形凸起42与第二V形槽31卡合定位，且固定夹具4上的第三安装孔72与安装座3上的第二安装孔32通过螺丝固定，标定底座7通过对应的V形凸起42与第一V形槽21卡合定位，且标定底座7上的第三安装孔72与第二旋转体2上的第一安装孔22通过螺丝固定。

需要说明的是，在安装标定底座7时，通过标定底座7上V形凸起42与第一V形槽21的V形配合，使标定槽71与第一V形槽21位于同一水平线上，再通过螺丝及标定底座7上第三安装孔72与第一安装孔22固定，同样固定夹具4上的V形凸起42与第二V形槽31V形配合，使轴孔41与标定槽71位于同一水平线上，最后通过螺丝对固定夹具4上第三安装孔72与第二安装孔32进行固定，保证标定机构安装位置的精度。

参照说明书附图4和图7，销轴61的外周套设有第一弹性件63，销轴61上固定设有轴肩64，外套筒5内壁对应轴肩64的位置固定设有挡块51，且挡块51与轴肩64接触时，对轴肩64周向位置阻挡定位。

需要说明的是，第一弹性件63两端分别与轴肩64和外套筒5对应拉环座6的一端内壁固定连接，当标定底座7与销轴61即将发生干涉时，拉动拉环座6压缩第一弹性件63可使销轴61后移至外套筒5内，当销轴61头部端面抵在标定底座7对应标定槽71的外表面时，松开拉环座6，此时第一弹性件63处于压缩状态，继续转动第二旋转体2，当销轴61与标定槽71同轴对应时，销轴61受到第一弹性件63的自复位作用力，自动嵌入标定槽71中，此时停止转动第二旋转体2，机器人位于零点位置，完成零点标定，在拉环座6与销轴61螺纹连接时，挡块51与轴肩64干涉阻挡，使销轴61不可旋转。

参照说明书附图8、图10和图11，销轴61的内部转动安装有驱动柱65，驱动柱65对应二次定位组件67的一端外周开设有驱动槽651，销轴61对应二次定位组件67的位置开设有定位腔66，二次定位组件67还包括驱动块671，且驱动块671滑动设于定位腔66的内部，驱动块671与驱动槽651之间活动接触，驱动块671与顶柱672之间固定连接，驱动块671与定位腔66的内壁之间固定连接有第二弹性件675。

需要说明的是，通过拉环座6带动驱动柱65转动，使驱动块671进入或滑出驱动槽651，当驱动块671进入驱动槽651内部时，顶柱672为未伸出状态，当驱动块671滑出驱动槽651并与驱动柱65外侧壁接触时，顶柱672为伸出状态并顶紧定位在标定底座7内壁，从而对销轴61进行二次定位。

参照说明书附图8，销轴61对应顶柱672的位置开设有收纳槽611，顶柱672远离驱动块671的一端外周固定设有固定爪673，顶柱672远离驱动块671的一端固定安装有压力传感器674，固定爪673和压力传感器674均滑动设于收纳槽611的内部。

需要说明的是，固定爪673为弹性片构件，其弹性扩张可摩擦抓紧标定槽71内壁，使压力传感器674接触标定槽71内壁但不起到摩擦定位作用，在销轴61内部开设压力传感器674的信号线通道，并从拉环座6处引出，可检测各组压力传感器674的压力数据，当各组压力传感器674的压力偏差过大时，表示顶柱672的定位不到位，需要通过后续的检测机构找出问题，避免顶柱672失去定位的作用。

参照说明书附图3、图7和图9，拉环座6的一端固定设有螺纹柱62，且拉环座6与销轴61之间通过螺纹柱62螺纹连接，驱动柱65对应螺纹柱62的一端设于螺纹柱62的内部，且驱动柱65的一端外周固定设有限位块652，螺纹柱62的对应限位块652的位置开设有限位长槽621，且限位块652沿限位长槽621内部横向滑动。

需要说明的是，通过拉环座6转动驱动柱65时，因螺纹连接拉环座6相对销轴61发生横向移动，而为了使驱动槽651对准驱动块671，驱动柱65不可发生横向移动，通过在螺纹柱62的内部开设比限位块652宽度稍大的限位长槽621，为螺纹柱62驱动驱动柱65提供横向移动空间，且能带动驱动柱65进行转动。

参照说明书附图7和图13，销轴61对应标定底座7的一端安装有检测机构，检测机构包括接触检测座73和靶座68，第一旋转体1与第二旋转体2垂直时，使接触检测座73和靶座68接触。

需要说明的是，当第一旋转体1与第二旋转体2为垂直时，接触检测座73和靶座68接触，当第一旋转体1与第二旋转体2出现夹角时，接触检测座73和靶座68不接触或不完全接触，因为销轴61与标定槽71之间留有空间，第一旋转体1与第二旋转体2夹角较小时，销轴61仍可进入标定槽71内部，但是顶柱672失去了定位的作用，导致销轴61在其周边空间偏移。

参照说明书附图4、图12、图13和图14，接触检测座73安装于标定槽71的内部，且接触检测座73与标定底座7的V形凸起42位于同一水平线上，标定底座7对应接触检测座73的位置开设有安装腔，接触检测座73的顶端和底端均嵌设有检测触头74，靶座68固定安装于销轴61远离拉环座6的一端，靶座68上固定安装有条形安装台681，且条形安装台681与接触检测座73位于同一水平线上，条形安装台681的顶端和底端均嵌设有靶座触头682。

需要说明的是，通过在标定槽71内设置接触检测座73，且接触检测座73需要与标定底座7的V形凸起42在同一轴线上，在接触检测座73接触面的上端和下端均嵌入安装检测触头74，并在标定底座7内部开设相关部件安装腔，同时在销轴61与接触检测座73的接触端安装靶座68，靶座68上设置长形条形安装台681，并对应检测触头74在条形安装台681接触面的上端和下端均嵌入安装靶座触头682，当两组检测触头74与两组靶座触头682一一对应接触时，表示销轴61与标定槽71在同一轴线上，当两组检测触头74与两组靶座触头682只有一组对应接触时，表示接触检测座73和靶座68不完全接触，此时第一旋转体1和第二旋转体2的具有较小的夹角，需要微调使两者垂直后再进行零点标定，当两组检测触头74与两组靶座触头682都未接触时，表示接触检测座73和靶座68不接触，无法进行零点标定。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种机器人零点半自动标定夹具，包括第一旋转体（1）和第二旋转体（2），所述第二旋转体（2）活动安装在第一旋转体（1）的一端，其特征在于：所述第一旋转体（1）与第二旋转体（2）之间设有标定机构，所述标定机构包括外套筒（5）、拉环座（6）和标定底座（7），所述外套筒（5）和标定底座（7）分别固定安装在第一旋转体（1）和第二旋转体（2）上，所述标定底座（7）对应外套筒（5）的一端开设有标定槽（71），所述拉环座（6）的一端连接有销轴（61），且销轴（61）滑动设于外套筒（5）的内部，所述第一旋转体（1）与第二旋转体（2）处于零点位置时，所述外套筒（5）与标定底座（7）对接，且所述销轴（61）的一端滑动进入标定槽（71）内部；

所述销轴（61）对应标定槽（71）的周向位置安装有多组二次定位组件（67），所述二次定位组件（67）包括顶柱（672），所述顶柱（672）贯穿安装在销轴（61）的侧壁，并与所述销轴（61）的侧壁滑动配合，多组所述顶柱（672）同步等量滑动，所述第一旋转体（1）与第二旋转体（2）处于零点位置时，多组所述顶柱（672）完全伸出销轴（61）后均与标定槽（71）的内壁接触；

所述第一旋转体（1）上固定安装有安装座（3），所述安装座（3）顶部开设有第二V形槽（31）和第二安装孔（32），所述第二旋转体（2）上开设有第一V形槽（21）和第一安装孔（22），且第一V形槽（21）和第一安装孔（22）分别与第二V形槽（31）和第二安装孔（32）垂直方向对应；

所述外套筒（5）对应标定底座（7）的一端固定连接固定夹具（4），所述固定夹具（4）的内部开设有轴孔（41），所述销轴（61）滑动贯穿于轴孔（41）的内部；

所述固定夹具（4）的底部和标定底座（7）远离固定夹具（4）的一端均固定设有V形凸起（42），所述固定夹具（4）和标定底座（7）上均开设有第三安装孔（72），所述固定夹具（4）通过对应的V形凸起（42）与第二V形槽（31）卡合定位，且固定夹具（4）上的第三安装孔（72）与安装座（3）上的第二安装孔（32）通过螺丝固定，所述标定底座（7）通过对应的V形凸起（42）与第一V形槽（21）卡合定位，且标定底座（7）上的第三安装孔（72）与第二旋转体（2）上的第一安装孔（22）通过螺丝固定；

所述销轴（61）的外周套设有第一弹性件（63），所述销轴（61）上固定设有轴肩（64），所述外套筒（5）内壁对应轴肩（64）的位置固定设有挡块（51），且挡块（51）与轴肩（64）接触时，对所述轴肩（64）周向位置阻挡定位；

所述销轴（61）的内部转动安装有驱动柱（65），所述驱动柱（65）对应二次定位组件（67）的一端外周开设有驱动槽（651），所述销轴（61）对应二次定位组件（67）的位置开设有定位腔（66），所述二次定位组件（67）还包括驱动块（671），且驱动块（671）滑动设于定位腔（66）的内部，所述驱动块（671）与驱动槽（651）之间活动接触，所述驱动块（671）与顶柱（672）之间固定连接，所述驱动块（671）与定位腔（66）的内壁之间固定连接有第二弹性件（675）。

2.根据权利要求1所述的一种机器人零点半自动标定夹具，其特征在于：所述销轴（61）对应顶柱（672）的位置开设有收纳槽（611），所述顶柱（672）远离驱动块（671）的一端外周固定设有固定爪（673），所述顶柱（672）远离驱动块（671）的一端固定安装有压力传感器（674），所述固定爪（673）和压力传感器（674）均滑动设于收纳槽（611）的内部。

3.根据权利要求2所述的一种机器人零点半自动标定夹具，其特征在于：所述拉环座（6）的一端固定设有螺纹柱（62），且拉环座（6）与销轴（61）之间通过螺纹柱（62）螺纹连接，所述驱动柱（65）对应螺纹柱（62）的一端设于螺纹柱（62）的内部，且驱动柱（65）的一端外周固定设有限位块（652），所述螺纹柱（62）的对应限位块（652）的位置开设有限位长槽（621），且限位块（652）沿限位长槽（621）内部横向滑动。

4.根据权利要求3所述的一种机器人零点半自动标定夹具，其特征在于：所述销轴（61）对应标定底座（7）的一端安装有检测机构，所述检测机构包括接触检测座（73）和靶座（68），所述第一旋转体（1）与第二旋转体（2）垂直时，使所述接触检测座（73）和靶座（68）接触。

5.根据权利要求4所述的一种机器人零点半自动标定夹具，其特征在于：所述接触检测座（73）安装于标定槽（71）的内部，且接触检测座（73）与标定底座（7）的V形凸起（42）位于同一水平线上，所述标定底座（7）对应接触检测座（73）的位置开设有安装腔，所述接触检测座（73）的顶端和底端均嵌设有检测触头（74），所述靶座（68）固定安装于销轴（61）远离拉环座（6）的一端，所述靶座（68）上固定安装有条形安装台（681），且条形安装台（681）与接触检测座（73）位于同一水平线上，所述条形安装台（681）的顶端和底端均嵌设有靶座触头（682）。