CN117182976B - 一种真空机械手r轴实时位置绝对精度测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于真空机械手性能测试领域，具体说是一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试系统及方法，包括：主控制器、马达控制器、机械手位置数据采集器、编码器数据采集器、数据处理器以及测试检测装置；主控制器用于生成各个关节的指令值发送至对应马达控制器；机械手位置数据采集器采集机械手本体每个关节的位置数据，发送至数据处理器；编码器数据采集器采集测试检测装置的编码器位置数据，发送至数据处理器；数据处理器处理获取机械手R轴理论值与实际值；测试检测装置实时检测机械手本体R轴的实际位置，发送至编码器数据采集器。本发明测试系统与机械手在同一时钟阈，对R轴运动路径任何位置的理论值与实际值进行实时对比，并进行数据储存。

Description

一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试系统及方法

技术领域

本发明属于真空机械手性能测试技术领域，具体说是一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试系统及方法。

背景技术

随着半导体行业的快速发展，应用于半导体生产过程中的真空机械手的需求不断增大，特殊的行业应用需求对真空机械手的控制精度指标提出极高要求，R轴的位置绝对精度是真空机械手控制精度的重要指标。由此也带来了市场对真空机械手R轴位置绝对精度测试系统日益增多的需求。

目前机械手绝对定位精度标定方法按是否需要外部测量设备可以分为开环标定和闭环标定两大类。开环标定的方法主要是利用外部测量设备（如激光跟踪仪、三坐标测量仪等）实现标定。需要标定外部测量设备与机械手基坐标系间的关系，且外部测量设备价格昂贵，需要专门人员操作，测量设备易受环境因素影响造成测量结果不精确，进而影响标定结果。闭环标定主要采用物理约束和视觉实现机械手闭环标定。基于物理约束标定，成本低，不依赖外部传感器信息，操作简单。但标定结果的精度取决于机械加工件的精度。基于视觉标定成本低，测量方法简单，便于实现。但需要确定视觉传感器和机械手间的转换关系，存有转换误差。由于外部测试设备与机械手数据不在同一时钟域内，因此外部测量设备要实时反应当前机械手的绝对位置精度，需要将外部设备的时间统一到机械手的内部时间上，所以测试设备与机械手时间统一存在误差。因此，使用目前行业主流测量方法达到同一时间形成可对比的实时测量数据是很困难的。

发明内容

本发明目的是提供一种基于拉线编码器的机械手R轴位置绝对精度测试系统，测量设备与机械手在同一时钟阈内，获得实时位置与理论位置的对比数据，为真空机械手性能测试与研发提供数据支撑，以解决目前机械手R轴位置绝对精度测试方法中，外部设备成本高并操作复杂，无法与机械手同一时间的问题。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试系统，包括：主控制器、马达控制器、机械手位置数据采集器、编码器数据采集器、数据处理器以及测试检测装置；

所述主控制器，用于接收上位机输出的R轴运动指令，并将R轴运动指令生成各个关节的指令值发送至对应马达控制器；

所述机械手位置数据采集器，用于接收上位机通过数据处理器输出的数据采集指令，并根据数据采集指令采集机械手本体每个关节的位置数据，并发送至数据处理器；机械手位置数据采集器还通过EtherCAT总线与编码器数据采集器连接，以使编码器数据采集器的系统时间与机械手位置数据采集器系统时间统一，便于控制调用统一时间数据；

所述编码器数据采集器与测试检测装置连接，用于接收上位机通过数据处理器输出的数据采集指令，并根据数据采集指令采集测试检测装置的编码器位置数据，并发送至数据处理器；

所述数据处理器，用于接收机械手本体每个关节的位置数据和编码器位置数据，进行处理后，获取机械手R轴理论值与实际值，并发送至上位机；

所述马达控制器有多个，与机械手本体对应关节连接，用于接收来自主控制器的对应的指令值，并按照指令值控制机械手R轴由缩回位置到伸出目标位置；

所述测试检测装置，用于实时检测机械手本体R轴的实际位置，并发送至编码器数据采集器。

所述测试检测装置，包括：底板、导向轴支座、编码器安装座、导向轴、拉线编码器、外部转轮；

所述底板水平安装在工作区域，底板一端上固设有导向轴支座；所述导向轴支座内竖直插设有导向轴；

所述导向轴外套设有编码器安装座；所述编码器安装座的末端固设有拉线编码器；

所述拉线编码器的输出端上的拉绳缠绕设于外部转轮内；

所述外部转轮顶部通过固定夹具固定于机械手上方，底部与机械手本体连接。

所述外部转轮，包括：上盖板、定位轴、手臂转接法兰、限位螺钉、轴承以及C型挡圈；

其中，所述定位轴的底部端面上设有凹槽，顶部端面上设有螺纹孔，所述螺纹孔内设有限位螺钉；所述限位螺钉与定位轴的顶部端面之间夹持设有垫片；

所述手臂转接法兰顶部凸起插设于定位轴底部端面上的凹槽内，且手臂转接法兰的顶面与定位轴底部端面紧固连接；所述手臂转接法兰的底面通过螺钉与机械手固接；

所述定位轴上部轴段外圈转动设有轴承；所述轴承底端通过卡设在定位轴阶梯上的C型挡圈限位，轴承顶端通过垫片限位；

所述定位轴的下部轴段与拉线编码器的输出端上的拉绳连接，用于缠绕并拉动拉线编码器的拉绳，以获取拉线编码器位置数据。

所述定位轴为4段阶梯轴；定位轴的轴段从上至下依次为第一轴段、第二轴段、第三轴段以及第四轴段；

所述第一轴段为定位轴的上部轴段，其外圈转动设有轴承；

所述第二轴段与第三轴段形成阶梯，以用于安装C型挡圈；

所述第三轴段，用于随外部转轮转动，带动缠绕拉线编码器的输出端上的拉绳；

所述第四轴段的直径尺寸与手臂转接法兰的直径尺寸相同，且与手臂转接法兰固接，以使整个定位轴被带动旋转。

所述测试检测装置，还包括支撑轴；

所述支撑轴垂直固设于底板上，支撑轴的圆柱面与编码器安装座相贴接；以对旋转导向轴带动的编码器安装座进行限位，使编码器安装座的旋转中心与支撑轴的中心轴线在同一直线上。

一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试方法，包括以下步骤：

步骤1）上位机分别对数据处理器输出数据采集指令，对主控制器发出R轴由缩回位置到伸出目标位置的伸出指令，马达控制器控制马达运动；

步骤2）测试检测装置的拉线编码器实时采集的编码器位置数据，并发送至数据处理器；机械手位置数据采集器采集机械手本体每个关节的位置数据，并发送至数据处理器；

步骤3）数据处理器对接收机械手本体每个关节的位置数据进行储存，调取同一时间的数据进行处理，得到机械手本体理论的R轴位置P；

步骤4）同时R轴运动带动拉线编码器，数据处理器实时获取编码器位置数据并进行处理，得到实际的R轴位置P ₁ ；

步骤5）数据处理器将步骤3）～步骤4）处理后的数据上传至上位机，得出R轴实际位置P ₁ 与理论位置P的运动曲线，完成机械手R轴绝对精度的测量。

所述步骤3），具体为：

步骤3-1）机械手本体为二连杆串联机构；上位机获取二连杆串联机构的大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ ，并根据大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ ，得到手臂关节角度q的关系式；

步骤3-2）通过二连杆串联机构z运动模型，得到机械手末端的坐标关系模型；

步骤3-3）将机械手末端的坐标关系模型代入至手指末端位移模型计算得到R轴方向手臂末端理论值P。

所述步骤3-1），具体为：

上位机通过指令调取数据处理器分别对应机械手大臂和小臂的编码器数据E ₁ 、E ₂，以及大臂关节角度计算模型n、小臂关节角度计算模型s，分别计算得出大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ ；

θ ₁ =n（E1,E2）；θ ₂ =s（E1,E2）；

将大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ 带入公式，计算得出手臂关节角度关系式q，即：

q=[θ _1, θ ₂ ]^T。

所述通过二连杆串联机构z运动模型，得到机械手末端的坐标关系模型，即：

f（q）=m(l ₁ ,l ₂ )

其中，m为机械手末端的坐标关系模型，机械手大臂长度为l ₁ ，小臂长度为l ₂ 。

所述步骤3-3），具体为：

机械手末端的坐标关系模型m代入手指末端位移模型计算得到R轴方向手臂末端理论值P，即：

P=f（△q）；

f(△q)=sqrt((l ₁ (cos(θc ₁ )-cos(θr ₁ ))+l ₂ (cos(θc ₁₊ θc ₂ )-cos(θr ₁₊ θr ₂ )))²+ (l ₁ (sin(θc ₁ )-sin(θr ₁ ))+l ₂ (sin(θc ₁₊ θc ₂ )-cos(θr ₁₊ θr ₂ )))²)。

其中，sqrt()为手指末端位移模型，△q为关节值变化量，θc ₁ 为当前机械手大臂关节角度，θc ₂ 为当前机械手小臂关节角度，θr ₁ 为位移前机械手大臂关节角度，θr ₂ 为位移前机械手小臂关节角度。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明可以对真空机械手R轴位置绝对精度进行测试，测试系统与机械手在同一时钟阈，可以对R轴运动路径任何位置的理论值与实际值进行实时对比，并可以进行数据储存。

2. 本发明为解决测试系统只能测试定点位置的理论值与实际值，无法测出运动路径的理论值与实际值对应曲线。外部的测试系统位置数据采集器与机械手位置数据采集器通过EtherCAT总线相连，统一系统时间，可以实时检测R轴的理论位置与实际位置进行保存。并可以绘制出R轴运动路径的理论运动曲线与实时对应的运动曲线。

3.本发明需要保持机械手的伸出方向与拉线编码器的拉线方向保持一致。根据两点确定一条直线的定理，本发明利用支撑轴定位，将支撑轴固定在伸长底板上，然后绕导向轴旋转编码器安装座，直至支撑轴与编码器安装座贴紧，再用紧定螺钉将编码器安装座与导向轴锁紧，便于安装校准，操作简单。

4.本发明与激光跟踪仪与视觉测试设备相比，拉线编码器成本低。

5.本发明通过特有的机械设计，保证机械加工精度，操作简单，节省调试时间。

附图说明

图1本发明的测试检测装置机械结构示意图；

图2本发明外部转轮内部机械结构示意图；

图3测试系统机械装置安装于整体结构上的示意图；

图4本发明的真空机械手R轴位置绝对精度测试系统功能框图；

图5编码器数据采集处理的框图；

其中，1为底板、2为导向轴支座、3为编码器安装座、4为导向轴、5为支撑轴、6为拉线编码器、7为上部盖板、8为外部转轮、9为定位轴、10为手臂转接法兰、11为限位螺钉、12为轴承、13为C型挡圈、14为垫片、101为机械手控制本体、102为机械手本体、103为测试检测装置。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图4所示，为本发明的真空机械手R轴位置绝对精度测试系统功能框图；本发明为实现R轴位置数据采集处理，搭建电气控制系统包括：包括：主控制器、马达控制器、机械手位置数据采集器、编码器数据采集器、数据处理器以及测试检测装置；

主控制器，用于接收上位机输出的R轴运动指令，并将R轴运动指令生成各个关节的指令值发送至对应马达控制器；本实施例中，主控制器基于KR260的ROS2环境开发，主控制器的对外接口主要有电源接口、RS232接口、通信接口等，总线支持EtherCAT。主控制器通过动作组来控制机械手，每个动作组包含初始化、复位、抓取、转移、放置，可以控制机械手本体102动作，并读取位置反馈。

机械手位置数据采集器，用于接收上位机通过数据处理器输出的数据采集指令，并根据数据采集指令采集机械手本体102每个关节的位置数据，并发送至数据处理器；

编码器数据采集器与测试检测装置连接，用于接收上位机通过数据处理器输出的数据采集指令，并根据数据采集指令采集测试检测装置的编码器位置数据，并发送至数据处理器；本实施例中，编码器数据采集器基于ER-3A编码器采集模块形成的在线监测数据采集系统，外设接口主要有电源接口、RS485接口、通信接口等，总线支持EtherCAT。编码器数据采集器用于采集机械手编码器的运动数据。

在本实施例的编码器数据采集器基于ER-3A编码器采集模块形成的在线监测数据采集系统，外设接口主要有电源接口、RS485接口、通信接口等，总线支持EtherCAT。编码器数据采集器用于采集测试系统拉线编码器的运动数据，在本实施例中，编码器数据采集器即通过EtherCAT总线与机械手位置数据采集器连接，以使二者系统时间相统一，便于控制调用统一时间数据。

数据处理器，用于接收机械手本体102每个关节的位置数据和编码器位置数据，进行处理后，获取机械手R轴理论值与实际值，并发送至上位机；本实施例中，数据处理器基于IS61LV25616芯片形成数据储存处理系统，外设接口主要有电源接口、RS232接口、通信接口等，总线支持EtherCAT。编码器数据采集器将采集的数据通过FPGA存储到RAM中，然后上位机调取进行数据处理，计算机械手R轴理论值与实际值的运动曲线。

将机械手位置数据采集器与测试系统位置数据采集器通过EtherCAT总线连接，统一测试系统与机械手在同一时钟阈内，实现数据采集阶段时间保持一致，进而统一测试系统与机械手的时间。

马达控制器有多个，与机械手本体102对应关节连接，用于接收来自主控制器的对应的指令值，并按照指令值控制机械手R轴由缩回位置到伸出目标位置；本实施例中，马达控制器基于TRINAMIC的TMCC160芯片，芯片集成电机预驱动、控制和操纵系统。外设接口主要有电源接口、RS232接口、通信接口等，总线支持EtherCAT。马达控制器控制机械手电机按照主控制器指令执行运动动作。

测试检测装置103，用于实时检测机械手本体102的R轴的实际位置，并发送至编码器数据采集器。

如图1和图3所示，为本发明的测试检测装置机械结构示意图，本发明中的测试检测装置103，包括：底板1、导向轴支座2、编码器安装座3、导向轴4、拉线编码器6、外部转轮8；

底板1水平安装在工作区域，底板1一端上固设有导向轴支座2；导向轴支座2内竖直插设有导向轴4；

导向轴4外套设有编码器安装座3；编码器安装座3的末端固设有拉线编码器6；

拉线编码器6的输出端上的拉绳缠绕设于外部转轮8内；

外部转轮8顶部通过固定夹具固定于机械手上方，底部与机械手本体102连接。

本发明为满足机械手数据采集准确性需求，保证机械手本体102的伸出方向与拉线编码器6的拉线方向保持一致。我们将支撑轴固定在底板1上，然后绕导向轴4旋转编码器安装座3，将支撑轴5与编码器安装座3贴紧，再用紧定螺钉将编码器安装座3与导向轴4锁紧。根据两点确定一条直线的定理，方便安装校准，操作简单。如图2所示。

如图2所示，为本发明外部转轮内部机械结构示意图，外部转轮8，包括：上盖板7、定位轴9、手臂转接法兰10、限位螺钉11、轴承12以及C型挡圈13；

其中，定位轴9的底部端面上设有凹槽，顶部端面上设有螺纹孔，所述螺纹孔内设有限位螺钉11；限位螺钉11与定位轴9的顶部端面之间夹持设有垫片14；

手臂转接法兰10顶部凸起插设于定位轴9底部端面上的凹槽内，且手臂转接法兰10的顶面与定位轴9底部端面紧固连接；手臂转接法兰10的底面通过螺钉与机械手本体102固接；

定位轴9上部轴段外圈转动设有轴承12；轴承12底端通过卡设在定位轴9阶梯上的C型挡圈13限位，轴承12顶端通过垫片14限位；

定位轴9的下部轴段与拉线编码器6的输出端上的拉绳连接，用于缠绕并拉动拉线编码器6的拉绳，以获取拉线编码器位置数据。

定位轴9为4段阶梯轴；定位轴9的轴段从上至下依次为第一轴段、第二轴段、第三轴段以及第四轴段；

第一轴段为定位轴9的上部轴段，其外圈转动设有轴承12；

第二轴段与第三轴段形成阶梯，以用于安装C型挡圈13；

第三轴段，用于随外部转轮8转动，带动缠绕拉线编码器6的输出端上的拉绳；

第四轴段的直径尺寸与手臂转接法兰10的直径尺寸相同，且与手臂转接法兰10固接，以使整个定位轴9被带动旋转。

测试检测装置103，还包括支撑轴5；

支撑轴5垂直固设于底板1上，支撑轴5的圆柱面与编码器安装座3相贴接；以对旋转导向轴4带动的编码器安装座3进行限位，使编码器安装座3的旋转中心与支撑轴5的中心轴线在同一直线上。

如图4所示，为本发明的真空机械手R轴位置绝对精度测试系统功能框图；基于测试系统功能框图，本发明一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试系统的测试方法，包括以下步骤：

首先需要对机械装置安装校准，本实施例的安装方法具体如下：

机械装置安装校准步骤：将本发明的机械装置事先组装好，然后将其增长底板带圆弧一端安装在机械手控制本体101上，并将机械手控制本体101与机械手本体102电连接，把手臂转接法兰10安装在真空机械手本体102的小臂上，因为手臂转接法兰和编码器定位轴是固定连接的，这样机械手小臂就可以带动手臂转接法兰10和拉线编码器6定位轴一同运动，安装示意图如图1～图3所示。

为了保证拉线编码器6和机械手本体102处于同一条直线上，我们还需要对该装置进行校准操作。具体方法为将支撑轴5的圆柱面与编码器安装座3贴紧，保证编码器安装座3的旋转中心与支撑轴5的中心轴线在同一条直线上，然后利用紧定螺钉将编码器安装座3与导向轴4锁紧。

进入测试阶段：

1）上位机分别对数据处理器输出数据采集指令，对主控制器发出R轴由缩回位置到伸出目标位置的伸出指令，马达控制器控制马达运动；

2）测试检测装置的拉线编码器6实时采集的编码器位置数据，并发送至数据处理器；机械手位置数据采集器采集机械手本体102每个关节的位置数据，并发送至数据处理器；

3）如图5所示，数据处理器对接收机械手本体每个关节的位置数据进行储存，调取同一时间的数据进行处理，得到机械手本体102理论的R轴位置P；

步骤3-1）本实施例的机械手本体为二连杆串联机构；

上位机获取二连杆串联机构的大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ ，并根据大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ ，得到手臂关节角度q的关系式；

步骤3-2）通过二连杆串联机构z运动模型，得到机械手末端的坐标关系模型；

步骤3-3）将机械手末端的坐标关系模型代入至手指末端位移模型计算得到R轴方向手臂末端理论值P。

步骤3-1），具体为：

上位机通过指令调取数据处理器分别对应机械手大臂和小臂的编码器数据E ₁ 、E ₂，以及大臂关节角度计算模型n、小臂关节角度计算模型s，分别计算得出大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ ；

θ ₁ =n（E1,E2）；θ ₂ =s（E1,E2）；

将大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ 带入公式，计算得出手臂关节角度关系式q，即：

q=[θ _1, θ ₂ ]^T。

通过二连杆串联机构z运动模型（大臂带动小臂，小臂模块有手指），得到机械手末端的坐标关系模型，即：

f（q）=m(l ₁ ,l ₂ )

其中，m为机械手末端的坐标关系模型，机器人大臂长度为l ₁ ，小臂长度为l ₂ 。

步骤3-3），具体为：

机械手末端的坐标关系模型m代入手指末端位移模型计算得到R轴方向手臂末端理论值P，即：

P=f（△q）；

f(△q)=sqrt((l ₁ (cos(θc ₁ )-cos(θr ₁ ))+l ₂ (cos(θc ₁₊ θc ₂ )-cos(θr ₁₊ θr ₂ )))²+ (l ₁ (sin(θc ₁ )-sin(θr ₁ ))+l ₂ (sin(θc ₁₊ θc ₂ )-cos(θr ₁₊ θr ₂ )))²)

步骤4）同时R轴运动带动拉线编码器，数据处理器实时获取编码器位置数据并进行处理，得到实际的R轴位置P ₁ ；

步骤5）数据处理器将步骤3）～步骤4）处理后的数据上传至上位机，得出R轴实际位置P ₁ 与理论位置P的运动曲线，完成机械手R轴绝对精度的测量。

本发明为解决测试系统只能测试定点位置的理论值与实际值，无法测出运动路径的理论值与实际值对应曲线。外部的测试系统位置数据采集器与机械手位置数据采集器通过EtherCAT总线相连，统一系统时间，可以实时检测R轴的理论位置与实际位置进行保存。并可以绘制出R轴运动路径的理论运动曲线与实时对应的运动曲线。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试系统，其特征在于，包括：主控制器、马达控制器、机械手位置数据采集器、编码器数据采集器、数据处理器以及测试检测装置；

所述主控制器，用于接收上位机输出的R轴运动指令，并将R轴运动指令生成各个关节的指令值发送至对应马达控制器；

所述机械手位置数据采集器，用于接收上位机通过数据处理器输出的数据采集指令，并根据数据采集指令采集机械手本体每个关节的位置数据，并发送至数据处理器；机械手位置数据采集器还通过EtherCAT总线与编码器数据采集器连接，以使编码器数据采集器的系统时间与机械手位置数据采集器系统时间统一，便于控制调用统一时间数据；

所述编码器数据采集器与测试检测装置连接，用于接收上位机通过数据处理器输出的数据采集指令，并根据数据采集指令采集测试检测装置的编码器位置数据，并发送至数据处理器；

所述数据处理器，用于接收机械手本体每个关节的位置数据和编码器位置数据，进行处理后，获取机械手R轴理论值与实际值，并发送至上位机；

所述马达控制器有多个，与机械手本体对应关节连接，用于接收来自主控制器的对应的指令值，并按照指令值控制机械手R轴由缩回位置到伸出目标位置；

所述测试检测装置，用于实时检测机械手本体R轴的实际位置，并发送至编码器数据采集器；

所述测试检测装置，包括：底板（1）、导向轴支座（2）、编码器安装座（3）、导向轴（4）、拉线编码器（6）、外部转轮（8）；

所述底板（1）水平安装在工作区域，底板（1）一端上固设有导向轴支座（2）；所述导向轴支座（2）内竖直插设有导向轴（4）；

所述导向轴（4）外套设有编码器安装座（3）；所述编码器安装座（3）的末端固设有拉线编码器（6）；

所述拉线编码器（6）的输出端上的拉绳缠绕设于外部转轮（8）内；

所述外部转轮（8）顶部通过固定夹具固定于机械手上方，底部与机械手本体（102）连接；

所述外部转轮（8），包括：上盖板（7）、定位轴（9）、手臂转接法兰（10）、限位螺钉（11）、轴承（12）以及C型挡圈（13）；

其中，所述定位轴（9）的底部端面上设有凹槽，顶部端面上设有螺纹孔，所述螺纹孔内设有限位螺钉（11）；所述限位螺钉（11）与定位轴（9）的顶部端面之间夹持设有垫片（14）；

所述手臂转接法兰（10）顶部凸起插设于定位轴（9）底部端面上的凹槽内，且手臂转接法兰（10）的顶面与定位轴（9）底部端面紧固连接；所述手臂转接法兰（10）的底面通过螺钉与机械手固接；

所述定位轴（9）上部轴段外圈转动设有轴承（12）；所述轴承（12）底端通过卡设在定位轴（9）阶梯上的C型挡圈（13）限位，轴承（12）顶端通过垫片（14）限位；

所述定位轴（9）的下部轴段与拉线编码器（6）的输出端上的拉绳连接，用于缠绕并拉动拉线编码器（6）的拉绳，以获取拉线编码器位置数据；

所述测试检测装置，还包括支撑轴（5）；

所述支撑轴（5）垂直固设于底板（1）上，支撑轴（5）的圆柱面与编码器安装座（3）相贴接；以对旋转导向轴（4）带动的编码器安装座（3）进行限位。

2.根据权利要求1所述的一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试系统，其特征在于，所述定位轴（9）为4段阶梯轴；定位轴（9）的轴段从上至下依次为第一轴段、第二轴段、第三轴段以及第四轴段；

所述第一轴段为定位轴（9）的上部轴段，其外圈转动设有轴承（12）；

所述第二轴段与第三轴段形成阶梯，以用于安装C型挡圈（13）；

所述第三轴段，用于随外部转轮（8）转动，带动缠绕拉线编码器（6）的输出端上的拉绳；

所述第四轴段的直径尺寸与手臂转接法兰（10）的直径尺寸相同，且与手臂转接法兰（10）固接，以使整个定位轴（9）被带动旋转。

3.一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试方法，采用如权利要求1或2任一项所述的一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试系统执行，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）上位机分别对数据处理器输出数据采集指令，对主控制器发出R轴由缩回位置到伸出目标位置的伸出指令，马达控制器控制马达运动；

步骤2）测试检测装置的拉线编码器（6）实时采集的编码器位置数据，并发送至数据处理器；机械手位置数据采集器采集机械手本体每个关节的位置数据，并发送至数据处理器；

步骤3）数据处理器对接收机械手本体每个关节的位置数据进行储存，调取同一时间的数据进行处理，得到机械手本体理论的R轴位置P；

所述步骤3），具体为：

步骤3-1）机械手本体为二连杆串联机构；上位机获取二连杆串联机构的大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ ，并根据大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ ，得到q手臂关节角度关系式；

步骤3-2）通过二连杆串联机构z运动模型，得到机械手末端的坐标关系模型；

步骤3-3）将机械手末端的坐标关系模型代入至手指末端位移模型计算得到R轴方向手臂末端理论值P；

步骤4）同时R轴运动带动拉线编码器，数据处理器实时获取编码器位置数据并进行处理，得到实际的R轴位置P ₁ ；

步骤5）数据处理器将步骤3）～步骤4）处理后的数据上传至上位机，得出R轴实际位置

P ₁ 与理论位置P的运动曲线，完成机械手R轴绝对精度的测量。

4.根据权利要求3所述的一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试方法，其特征在于，所述步骤3-1），具体为：

上位机通过指令调取数据处理器分别对应机械手大臂和小臂的编码器数据E ₁ 、E ₂，以及大臂关节角度计算模型n、小臂关节角度计算模型s，分别计算得出大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ ；

θ ₁ =n（E1,E2）；

θ ₂ =s（E1,E2）；

将大臂关节角度θ ₁ 和小臂关节角度θ ₂ 带入公式，计算得出q手臂关节角度关系式，即：q=[θ _1, θ ₂ ]^T。

5.根据权利要求3所述的一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试方法，其特征在于，所述通过二连杆串联机构z运动模型，得到机械手末端的坐标关系模型，即：

f（q）=m(l ₁ ,l ₂ )

其中，m为机械手末端的坐标关系模型，机械手大臂长度为l ₁ ，机械手小臂长度为l ₂ 。

6.根据权利要求3所述的一种真空机械手R轴实时位置绝对精度测试方法，其特征在于，所述步骤3-3），具体为：

机械手末端的坐标关系模型m代入手指末端位移模型计算得到R轴方向手臂末端理论值P，即：

P=f（△q）；

f(△q)=sqrt((l ₁ (cos(θc ₁ )-cos(θr ₁ ))+l ₂ (cos(θc ₁₊ θc ₂ )-cos(θr ₁₊ θr ₂ )))²+(l ₁ (sin(θ c ₁ )-sin(θr ₁ ))+l ₂ (sin(θc ₁₊ θc ₂ )-cos(θr ₁₊ θr ₂ )))²)

其中，sqrt()为手指末端位移模型，△q为关节值变化量，θc ₁ 为当前机械手大臂关节角度，θc ₂ 为当前机械手小臂关节角度，θr ₁ 为位移前机械手大臂关节角度，θr ₂ 为位移前机械手小臂关节角度。