CN209175752U - 一种工业通用六轴机器人校准系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业通用六轴机器人校准系统，所述系统包括测量靶标、激光跟踪仪和数据读取设备，测量靶标安装于待校准的六轴机器人的执行末端，激光跟踪仪设置于待校准的六轴机器人的前方，激光跟踪仪的数据输出端与数据读取设备的输入端相连接；测量靶标包括至少一个靶球，靶球通过靶球安装支架安装于六轴机器人的执行末端上，靶球安装支架包括第一环形框和第二环形框，第一环形框和第二环形框之间通过多个纵向连接梁相连接，各个靶球可拆卸地固定于靶球安装支架上。本实用新型通过采用激光跟踪仪跟踪测量靶标从而获得机器人末端的位姿信息，并且根据激光跟踪仪的测量数据可以进行工业机器人的校准。

Description

一种工业通用六轴机器人校准系统

技术领域

本实用新型涉及工业机器人技术领域，具体是指一种工业通用六轴机器人校准系统。

背景技术

机器人产业的发展水平已成为衡量一个国家和地区工业化水平的重要标志，近年来，我国机器人产业发展迅速，涌现了许多机器人生产厂商，所生产的机器人品种多样，功能不尽相同。

现在广泛采用的工业机器人多为六轴工业机器人，包括5个旋转关节和一个移动关节，六轴机器人具有研发成本低、易安装维护、可操作性强等优点，已广泛应用于汽车零部件、3C、金属加工以及军民融合等行业。然而目前针对六轴机器人整机性能检测与校准的核心技术、测试设备仍掌握在瑞士、德国、美国等工业强国手中，我国主要参考ISO 9283、JBT8896、GB 11291等标准仅对单臂机器人末端精度、通用安全进行规范，并不涉及在完成性能指标测量后的校准问题。由于我国测评标准/方法针对性不强，整机性能影响机理与校准方法缺失等问题，导致难以全面、真实地反映并提升整机性能水平，严重制约了国产工业机器人技术可持续发展与规模化应用。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种工业通用六轴机器人校准系统，激光跟踪仪跟踪测量靶标从而获得机器人末端的位姿信息，并通过数据读取设备可以读取出激光跟踪仪的测量数据，根据激光跟踪仪的测量数据可以进行工业机器人的校准。

具体地，本实用新型具有如下构成：

本实用新型实施例提供一种工业通用六轴机器人校准系统，所述系统包括测量靶标、激光跟踪仪和数据读取设备，所述测量靶标安装于待校准的六轴机器人的执行末端，所述激光跟踪仪设置于待校准的六轴机器人的前方，所述激光跟踪仪的数据输出端与所述数据读取设备的输入端相连接；

所述测量靶标包括至少一个靶球，所述靶球通过靶球安装支架安装于所述六轴机器人的执行末端上，所述靶球安装支架包括第一环形框和第二环形框，所述第一环形框和第二环形框套设于所述六轴机器人的执行末端的表面，所述第一环形框和第二环形框之间通过多个纵向连接梁相连接，各个所述靶球可拆卸地固定于所述靶球安装支架上。

可选地，各个所述靶球可拆卸地安装于所述第一环形框、第二环形框或所述纵向连接梁上；

所述靶球的一端为反射表面，所述靶球的另一端设置有卡扣，所述卡扣包括第一柔性臂和第二柔性臂，所述第一柔性臂上设置有卡块，所述第二柔性臂上设置有卡槽；

所述靶球安装于所述第一环形框，且所述第一柔性臂的卡块安装于所述第二柔性臂的卡槽中时，所述第一柔性臂和第二柔性臂包覆所述第一环形框的框架表面；

所述靶球安装于所述第二环形框，且所述第一柔性臂的卡块安装于所述第二柔性臂的卡槽中时，所述第一柔性臂和第二柔性臂包覆所述第二环形框的框架表面；

所述靶球安装于所述纵向连接梁，且所述第一柔性臂的卡块安装于所述第二柔性臂的卡槽中时，所述第一柔性臂和第二柔性臂包覆所述纵向连接梁的框架表面。

可选地，所述第一环形框和第二环形框分别为由金属圆管围成的环形框，所述纵向连接梁为金属圆管形成的连接梁，所述第一环形框和第二环形框的金属圆管的外径与所述纵向连接梁的金属圆管的外径相同。

可选地，所述第一环形框和第二环形框的金属圆管为铁磁性金属圆管，所述六轴机器人的执行末端与所述第一环形框对应的位置设置有两个第一磁铁，所述两个第一磁铁相对设置，所述六轴机器人的执行末端与所述第二环形框对应的位置设置有两个第二磁铁，所述两个第二磁铁相对设置；

所述第一环形框通过所述两个第一磁铁固定于所述六轴机器人的执行末端，所述第二环形框通过所述两个第二磁铁固定于所述六轴机器人的执行末端。

可选地，所述六轴机器人的执行末端与所述第一环形框对应的位置设置有两个第一磁铁，所述两个第一磁铁相对设置，所述六轴机器人的执行末端与所述第二环形框对应的位置设置有两个第二磁铁，所述两个第二磁铁相对设置；

所述第一环形框的内侧固定设置有两个第三磁铁，所述第三磁铁与所述第一磁铁的位置相对应，且所述第三磁铁与所述第一磁铁相对的表面的磁性相反，所述第二环形框的内侧固定设置有两个第四磁铁，所述第四磁铁与所述第二磁铁的位置相对应，且所述第四磁铁与所述第二磁铁相对的表面的磁性相反；

所述第一环形框通过所述第三磁铁与所述第一磁铁的吸附而固定于所述六轴机器人的执行末端，所述第二环形框通过所述第四磁铁与所述第二磁铁的吸附而固定于所述六轴机器人的执行末端。

可选地，所述纵向连接梁通过焊接与所述第一环形框和第二环形框相连接。

可选地，所述待校准工业机器人包括底座、第一机械臂、第二机械臂和执行末端，所述底座和第一机械臂通过第一关节相连接，所述第一机械臂和第二机械臂通过第二关节相连接，所述第二机械臂和执行末端通过第三关节相连接。

采用了该实用新型中的工业通用六轴机器人校准系统，具有如下有益效果：

本实用新型通过采用激光跟踪仪跟踪测量靶标从而获得机器人末端的位姿信息，并通过数据读取设备可以读取出激光跟踪仪的测量数据，根据激光跟踪仪的测量数据可以进行工业机器人的校准；本实用新型的靶球可拆卸地安装在待校准机器人的执行末端上，并且可以根据需要调整靶球的数量和调整靶球的位置，从而测量机器人末端的多个位置点的位姿信息，可以获得更好的机器人校准效果。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的工业通用六轴机器人校准系统应用于工业机器人的结构示意图；

图2为图1中工业机器人的执行末端的放大图；

图3为本实用新型一实施例的靶球安装支架的结构示意图；

图4为图3中安装在纵向连接梁上的靶球的背面结构放大图；

图5为本实用新型一实施例的靶球的结构示意图。

附图标记：

1 底座； 2 第一关节； 3 第一机械臂； 4 第二关节； 5 第二机械臂；

6 执行末端； 71 第一环形框； 72 第二环形框； 73 纵向连接梁；

8 靶球； 81 第一柔性臂； 811 卡块； 82 第二柔性臂； 821 卡槽；

83 反射表面

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的结构、部件、步骤、方法等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、部件或者操作以避免模糊本实用新型的各方面。

本实用新型实施例提供一种工业通用六轴机器人校准系统，所述系统包括测量靶标、激光跟踪仪和数据读取设备，所述测量靶标安装于待校准的六轴机器人的执行末端6，所述激光跟踪仪设置于待校准的六轴机器人的前方，所述激光跟踪仪的数据输出端与所述数据读取设备的输入端相连接。

如图1所示，在该实施例中，所述待校准工业机器人包括底座1、第一机械臂3、第二机械臂5和执行末端6，所述底座1和第一机械臂3通过第一关节2相连接，所述第一机械臂3和第二机械臂5通过第二关节4相连接，所述第二机械臂5和执行末端6通过第三关节相连接。底座1是可旋转的底座，并且在第一关节2处设置两个旋转轴，在第二机械臂5上设置一个旋转轴，由此形成六轴驱动机构，六轴分别为：底座1上一个旋转轴、第一关节2处两个旋转轴、第二关节4上一个旋转轴，第三关节上一个旋转轴，第二机械臂5上一个旋转轴。

本实用新型通过激光跟踪仪跟踪并测量机器人执行末端6的靶标的位置，确定机器人执行末端6的位姿，通过执行末端6的实际位姿与预测位姿的比较，来进行工业机器人的校准。其中，数据读取设备负责将激光跟踪仪的数据读取出来，具体地，可以采用上位机等设备来读取激光跟踪仪的采集数据。

如图1~5所示，所述测量靶标包括至少一个靶球8，所述靶球8通过靶球8安装支架安装于所述六轴机器人的执行末端6上，所述靶球8安装支架包括第一环形框71和第二环形框72，所述第一环形框71和第二环形框72套设于所述六轴机器人的执行末端6的表面，所述第一环形框71和第二环形框72之间通过多个纵向连接梁73相连接，各个所述靶球8可拆卸地固定于所述靶球8安装支架上。

因此，在该实施例中，靶球8的数量可以根据需要进行设置，并且靶球8的位置也可以根据需要进行调整，从而获取六轴机器人的执行末端6上多个不同位置点的位置，来更准确地判断六轴机器人的执行末端6的位姿。同时，在校准过程中，还可以根据需要调整各个靶球8的位置，进而二次校准，以验证校准结果。

在该实施例中，各个所述靶球8可拆卸地安装于所述第一环形框71、第二环形框72或所述纵向连接梁73上。

如图4和图5所示，所述靶球8的一端为反射表面83，所述靶球8的另一端设置有卡扣，所述卡扣包括第一柔性臂81和第二柔性臂82，所述第一柔性臂81上设置有卡块811，所述第二柔性臂82上设置有卡槽821。

因此，所述靶球8安装于所述第一环形框71，且所述第一柔性臂81的卡块811安装于所述第二柔性臂82的卡槽821中时，所述第一柔性臂81和第二柔性臂82包覆所述第一环形框71的框架表面；

所述靶球8安装于所述第二环形框72，且所述第一柔性臂81的卡块811安装于所述第二柔性臂82的卡槽821中时，所述第一柔性臂81和第二柔性臂82包覆所述第二环形框72的框架表面；

所述靶球8安装于所述纵向连接梁73，且所述第一柔性臂81的卡块811安装于所述第二柔性臂82的卡槽821中时，所述第一柔性臂81和第二柔性臂82包覆所述纵向连接梁73的框架表面。

在该实施例中，所述第一环形框71和第二环形框72分别为由金属圆管围成的环形框，所述纵向连接梁73为金属圆管形成的连接梁，所述第一环形框71和第二环形框72的金属圆管的外径与所述纵向连接梁73的金属圆管的外径相同。

在本实用新型一种实施方式中，所述第一环形框71和第二环形框72的金属圆管为铁磁性金属圆管，例如铁管或铁合金管，所述六轴机器人的执行末端6与所述第一环形框71对应的位置设置有两个第一磁铁，所述两个第一磁铁相对设置，所述六轴机器人的执行末端6与所述第二环形框72对应的位置设置有两个第二磁铁，所述两个第二磁铁相对设置；

所述第一环形框71通过所述两个第一磁铁固定于所述六轴机器人的执行末端6，所述第二环形框72通过所述两个第二磁铁固定于所述六轴机器人的执行末端6。

在本实用新型另一种实施方式中，所述六轴机器人的执行末端6与所述第一环形框71对应的位置设置有两个第一磁铁，所述两个第一磁铁相对设置，所述六轴机器人的执行末端6与所述第二环形框72对应的位置设置有两个第二磁铁，所述两个第二磁铁相对设置；在该种实施方式中，第一环形框71和第二环形框72可以采用非铁磁性的材料，例如塑料材料等；

所述第一环形框71的内侧固定设置有两个第三磁铁，所述第三磁铁与所述第一磁铁的位置相对应，且所述第三磁铁与所述第一磁铁相对的表面的磁性相反，所述第二环形框72的内侧固定设置有两个第四磁铁，所述第四磁铁与所述第二磁铁的位置相对应，且所述第四磁铁与所述第二磁铁相对的表面的磁性相反；

所述第一环形框71通过所述第三磁铁与所述第一磁铁的吸附而固定于所述六轴机器人的执行末端6，所述第二环形框72通过所述第四磁铁与所述第二磁铁的吸附而固定于所述六轴机器人的执行末端6。

在该实施例中，所述纵向连接梁73通过焊接与所述第一环形框71和第二环形框72相连接。在实际应用中，纵向连接梁73与所述第一环形框71和第二环形框72的连接方式也可以采用其他方式，例如采用螺栓、销钉等连接，而不以此处列举为限，均属于本实用新型的保护范围之内。

本实用新型通过采用激光跟踪仪跟踪测量靶标从而获得机器人末端的位姿信息，并通过数据读取设备可以读取出激光跟踪仪的测量数据，根据激光跟踪仪的测量数据可以进行工业机器人的校准；本实用新型的靶球可拆卸地安装在待校准机器人的执行末端上，并且可以根据需要调整靶球的数量和调整靶球的位置，从而测量机器人末端的多个位置点的位姿信息，可以获得更好的机器人校准效果。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种工业通用六轴机器人校准系统，其特征在于，所述系统包括测量靶标、激光跟踪仪和数据读取设备，所述测量靶标安装于待校准的六轴机器人的执行末端，所述激光跟踪仪设置于待校准的六轴机器人的前方，所述激光跟踪仪的数据输出端与所述数据读取设备的输入端相连接；

所述测量靶标包括至少一个靶球，所述靶球通过靶球安装支架安装于所述六轴机器人的执行末端上，所述靶球安装支架包括第一环形框和第二环形框，所述第一环形框和第二环形框套设于所述六轴机器人的执行末端的表面，所述第一环形框和第二环形框之间通过多个纵向连接梁相连接，各个所述靶球可拆卸地固定于所述靶球安装支架上。

2.根据权利要求1所述的工业通用六轴机器人校准系统，其特征在于，各个所述靶球可拆卸地安装于所述第一环形框、第二环形框或所述纵向连接梁上；

所述靶球的一端为反射表面，所述靶球的另一端设置有卡扣，所述卡扣包括第一柔性臂和第二柔性臂，所述第一柔性臂上设置有卡块，所述第二柔性臂上设置有卡槽；

所述靶球安装于所述第一环形框，且所述第一柔性臂的卡块安装于所述第二柔性臂的卡槽中时，所述第一柔性臂和第二柔性臂包覆所述第一环形框的框架表面；

所述靶球安装于所述第二环形框，且所述第一柔性臂的卡块安装于所述第二柔性臂的卡槽中时，所述第一柔性臂和第二柔性臂包覆所述第二环形框的框架表面；

所述靶球安装于所述纵向连接梁，且所述第一柔性臂的卡块安装于所述第二柔性臂的卡槽中时，所述第一柔性臂和第二柔性臂包覆所述纵向连接梁的框架表面。

3.根据权利要求2所述的工业通用六轴机器人校准系统，其特征在于，所述第一环形框和第二环形框分别为由金属圆管围成的环形框，所述纵向连接梁为金属圆管形成的连接梁，所述第一环形框和第二环形框的金属圆管的外径与所述纵向连接梁的金属圆管的外径相同。

4.根据权利要求3所述的工业通用六轴机器人校准系统，其特征在于，所述第一环形框和第二环形框的金属圆管为铁磁性金属圆管，所述六轴机器人的执行末端与所述第一环形框对应的位置设置有两个第一磁铁，所述两个第一磁铁相对设置，所述六轴机器人的执行末端与所述第二环形框对应的位置设置有两个第二磁铁，所述两个第二磁铁相对设置；

所述第一环形框通过所述两个第一磁铁固定于所述六轴机器人的执行末端，所述第二环形框通过所述两个第二磁铁固定于所述六轴机器人的执行末端。

5.根据权利要求1所述的工业通用六轴机器人校准系统，其特征在于，所述六轴机器人的执行末端与所述第一环形框对应的位置设置有两个第一磁铁，所述两个第一磁铁相对设置，所述六轴机器人的执行末端与所述第二环形框对应的位置设置有两个第二磁铁，所述两个第二磁铁相对设置；

所述第一环形框的内侧固定设置有两个第三磁铁，所述第三磁铁与所述第一磁铁的位置相对应，且所述第三磁铁与所述第一磁铁相对的表面的磁性相反，所述第二环形框的内侧固定设置有两个第四磁铁，所述第四磁铁与所述第二磁铁的位置相对应，且所述第四磁铁与所述第二磁铁相对的表面的磁性相反；

所述第一环形框通过所述第三磁铁与所述第一磁铁的吸附而固定于所述六轴机器人的执行末端，所述第二环形框通过所述第四磁铁与所述第二磁铁的吸附而固定于所述六轴机器人的执行末端。

6.根据权利要求1所述的工业通用六轴机器人校准系统，其特征在于，所述纵向连接梁通过焊接与所述第一环形框和第二环形框相连接。

7.根据权利要求1所述的工业通用六轴机器人校准系统，其特征在于，所述待校准的六轴机器人包括底座、第一机械臂、第二机械臂和执行末端，所述底座和第一机械臂通过第一关节相连接，所述第一机械臂和第二机械臂通过第二关节相连接，所述第二机械臂和执行末端通过第三关节相连接。