CN209304612U - 一种用于工业机器人的tcp误差检测的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，其结构包括工业机器人、末端工具位姿自检装置、末端误差检测装置和升降装置，本实用新型公开了一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，本设计提出末端工具位姿自检装置和末端误差检测装置设计，解决了标定过程受人为因素的影响，不可避免地引入较大的误差的问题，末端工具可安装于位姿调整转接件上，工业机器人控制末端工具做规定运动，根据对射式光电开关发射端和对射式光电开关接收端的通断状态，读取机器人法兰盘的空间位置数据，计算末端工具的误差，将该误差与标准误差孔的参数值进行对比，验证误差计算方法的精度，达到提高工业机器人的作业精度的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业机器人标定技术领域，具体涉及一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置。
背景技术
随着机器人技术的发展，工业机器人逐渐在焊接、装配等领域得到广泛的应用，通过安装不同的末端工具，工业机器人能够完成多种作业任务，而其工具中心点(ToolCenter Point，TCP)的定位精度直接影响工业机器人的作业能力，工业机器人的末端工具经过长时间工作之后，会出现一定的定位误差，从而导致工业机器人无法完成预设功能等问题，目前，工业机器人末端工具TCP的标定主要采用离线人工示教的多点法，随着工业技术的飞速发展，用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置也得到了技术改进，但是现有技术，标定过程受人为因素的影响，不可避免地引入较大的误差，检测台不便进行高度调整，影响检测效率。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
为了克服现有技术不足，现提出一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，解决了标定过程受人为因素的影响，不可避免地引入较大的误差的问题，检测台不便进行高度调整，影响检测效率的问题，达到了能够实现工业机器人TCP在X轴、Y轴的自动误差检测，有效地提高工业机器人的作业精度，且自由调整检测台高度，配合进行检测的有益效果。
(二)技术方案
本实用新型通过如下技术方案实现：本实用新型提出了一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，包括工业机器人、末端工具位姿自检装置、末端误差检测装置和升降装置，所述末端工具位姿自检装置设置在工业机器人前端，所述末端误差检测装置设置在升降装置顶端，所述升降装置设置在工业机器人前方，所述末端工具位姿自检装置由位姿调整转接件、末端工具和惯性测量单元组成，所述位姿调整转接件后端通过法兰与工业机器人前端进行螺栓连接，所述末端工具后端与位姿调整转接件前端安装孔进行螺栓连接，所述惯性测量单元下端与末端工具顶端方槽处进行螺栓连接，所述末端误差检测装置由固定底座、对射式光电开关发射端和对射式光电开关接收端组成，所述对射式光电开关发射端前端固定底座后端上侧进行垂直螺栓连接，所述对射式光电开关接收端后端与固定底座前端上侧进行垂直螺栓连接，所述升降装置由工作台、箱体、第一锥齿轮、第二锥齿轮、摇杆、连接杆、螺杆、螺套和底座组成，所述工作台顶端与固定底座前后两端通过螺栓进行螺纹连接，所述箱体顶端与工作台底端中部进行垂直螺栓连接，所述第一锥齿轮前端与箱体内部前端中部进行转动连接，所述第二锥齿轮下端与箱体内部底端中部进行转动连接，所述第一锥齿轮后端与第二锥齿轮上端相互啮合，所述摇杆前端垂直穿过箱体前端且与箱体前后两端进行转动连接，所述摇杆前端与第一锥齿轮中部进行垂直插接，所述连接杆下端与第二锥齿轮中部进行垂直插接，所述连接杆上端与第二锥齿轮顶端中部进行螺栓连接，所述连接杆下端穿过箱体底端中部且与箱体底端中部进行转动连接，所述连接杆底端与螺杆顶端进行垂直焊接，所述螺杆下端设置在螺套内侧，所述螺杆外螺纹与螺套内螺纹相互啮合，所述螺套底端与底座顶端中部进行垂直焊接，所述对射式光电开关发射端与对射式光电开关接收端进行电连接。
进一步的，所述末端工具的一端为圆锥且该端有一中空方槽，另一端为六角螺柱安装孔。
进一步的，所述位姿调整转接件中心有四个安装孔，右上侧有三个位移误差偏移标准孔，左下侧有三个角度误差偏移标准孔。
进一步的，所述对射式光电开关发射端与对射式光电开关接收端分别通过螺帽固定在固定底座的两个垂直凸台上。
进一步的，所述摇杆前端为光滑直杆，后端呈弓字状，且摇杆后端设置有硅胶套。
进一步的，所述螺杆长60cm，且外表面进行电镀。
进一步的，所述底座呈圆饼状，且直径为20cm，高2.5cm。
进一步的，所述对射式光电开关发射端型号为GR-T-P。
进一步的，所述第一锥齿轮材质为合金钢。
(三)有益效果
本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：
1)、为解决标定过程受人为因素的影响，不可避免地引入较大的误差的问题，本设计提出末端工具位姿自检装置和末端误差检测装置设计，解决了标定过程受人为因素的影响，不可避免地引入较大的误差的问题，末端工具可安装于位姿调整转接件的六个标准误差孔中，控制末端工具做规定运动，根据对射式光电开关发射端和对射式光电开关接收端的通断状态，读取机器人法兰盘的空间位置数据，基于该数据计算工业机器人末端工具的误差，将该误差与标准误差孔的参数值进行对比，验证误差计算方法的精度，达到能够实现工业机器人TCP在X轴、Y轴的自动误差检测，有效地提高工业机器人的作业精度的有益效果。
2)、为解决检测台不便进行高度调整，影响检测效率的问题，本设计提出升降装置设计，解决了检测台不便进行高度调整，影响检测效率的问题，接着转动摇杆，由摇杆带动第一锥齿轮进行顺时针转动，再由第一锥齿轮带动第二锥齿轮转动，第二锥齿轮通过连接杆与螺杆连接，因此螺杆也随之进行转动，从而使得螺杆从螺套内旋出，进而调节工作台的高度，达到自由调整检测台高度，配合进行检测的有益效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型的工业机器人TCP误差检测装置安装结构示意图；
图2为本实用新型的工业机器人末端工具位姿自检装置结构示意图；
图3为本实用新型的工业机器人末端工具结构示意图；
图4为本实用新型的工业机器人末端工具位姿调整转接件结构示意图；
图5为本实用新型的工业机器人末端误差检测装置结构示意图；
图6为本实用新型的升降装置内部结构示意图；
图中：工业机器人-1、末端工具位姿自检装置-2、末端误差检测装置-3、升降装置-4、位姿调整转接件-201、末端工具-202、惯性测量单元-203、固定底座-301、对射式光电开关发射端-302、对射式光电开关接收端-303、工作台-401、箱体-402、第一锥齿轮-403、第二锥齿轮-404、摇杆-405、连接杆-406、螺杆-407、螺套-408、底座-409。
具体实施方式
本技术方案中：
末端工具位姿自检装置2、末端误差检测装置3、升降装置4、位姿调整转接件201、末端工具202、惯性测量单元203、固定底座301、对射式光电开关发射端302、对射式光电开关接收端303、工作台401、箱体402、第一锥齿轮403、第二锥齿轮404、摇杆405、连接杆406、螺杆407、螺套408、底座409为本实用新型含有实质创新性构件。
工业机器人1为实现本实用新型技术方案必不可少的连接性构件。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1、图2、图3、图4、图5与图6，本实用新型提供一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置：包括工业机器人1、末端工具位姿自检装置2、末端误差检测装置3和升降装置4，末端工具位姿自检装置2设置在工业机器人1前端，末端误差检测装置3设置在升降装置4顶端，升降装置4设置在工业机器人1前方，末端工具位姿自检装置2由位姿调整转接件201、末端工具202和惯性测量单元203组成，位姿调整转接件201后端通过法兰与工业机器人1前端进行螺栓连接，末端工具202后端与位姿调整转接件201前端安装孔进行螺栓连接，惯性测量单元203下端与末端工具202顶端方槽处进行螺栓连接，末端误差检测装置3由固定底座301、对射式光电开关发射端302和对射式光电开关接收端303组成，对射式光电开关发射端302前端固定底座301后端上侧进行垂直螺栓连接，对射式光电开关接收端303后端与固定底座301前端上侧进行垂直螺栓连接，升降装置4由工作台401、箱体402、第一锥齿轮403、第二锥齿轮404、摇杆405、连接杆406、螺杆407、螺套408和底座409组成，工作台401顶端与固定底座301前后两端通过螺栓进行螺纹连接，箱体402顶端与工作台401底端中部进行垂直螺栓连接，第一锥齿轮403前端与箱体402内部前端中部进行转动连接，第二锥齿轮404下端与箱体402内部底端中部进行转动连接，第一锥齿轮403后端与第二锥齿轮404上端相互啮合，摇杆405前端垂直穿过箱体402前端且与箱体402前后两端进行转动连接，摇杆405前端与第一锥齿轮403中部进行垂直插接，连接杆406下端与第二锥齿轮404中部进行垂直插接，连接杆406上端与第二锥齿轮404顶端中部进行螺栓连接，连接杆406下端穿过箱体402底端中部且与箱体402底端中部进行转动连接，连接杆406底端与螺杆407顶端进行垂直焊接，螺杆407下端设置在螺套408内侧，螺杆407外螺纹与螺套408内螺纹相互啮合，螺套408底端与底座409顶端中部进行垂直焊接，对射式光电开关发射端302与对射式光电开关接收端303进行电连接。
其中，所述末端工具202的一端为圆锥且该端有一中空方槽，另一端为六角螺柱安装孔，能有效的与位姿调整转接件201进行安装，且便于惯性测量单元203安装在该中空方槽中。
其中，所述位姿调整转接件201中心有四个安装孔，右上侧有三个位移误差偏移标准孔，左下侧有三个角度误差偏移标准孔，便于安装末端工具202。
其中，所述对射式光电开关发射端302与对射式光电开关接收端303分别通过螺帽固定在固定底座301的两个垂直凸台上，安装稳固，便于进行检测。
其中，所述摇杆405前端为光滑直杆，后端呈弓字状，且摇杆405后端设置有硅胶套，便于进行转动，且增加摩擦力，防止手滑。
其中，所述螺杆407长60cm，且外表面进行电镀，能有效的避免螺杆407生锈。
其中，所述底座409呈圆饼状，且直径为20cm，高2.5cm，能有效的增加稳定性。
其中，所述对射式光电开关发射端302型号为GR-T11-P，反应灵敏，调节简便。
其中，所述第一锥齿轮403材质为合金钢，强度高，耐磨性好。
本专利所述的对射式光电开关发射端302、对射式光电开关接收端303，其工作原理是：通过发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间阻断光线时，光电开关就产生开关信号，与反射式光电开关不同之处在于，前者是通过电-光-电的转换，而后者是通过介质完成，对射式光电开关的特点在于：可辨别不透明的反光物体，有效距离大，不易受干扰，高灵敏度，高解析，高亮度，低功耗，响应时间快，使用寿命长，无铅，广泛应用于：投币机，小家电，投币机，自动感应器，传真机，扫描仪等设备上面。
工作原理：首先将位姿调整转接件201安装于工业机器人1的前端法兰盘上，其上有六个安装孔，三个是位移误差偏移标准孔，分别为沿X轴偏移固定距离，沿Y轴偏移固定距离，沿X轴与Y轴均偏移固定距离；三个是角度误差偏移标准孔，分别为沿X轴偏移固定角度，沿Y轴偏移固定角度，沿X轴与Y轴均偏移固定角度，接着将末端工具202通过六角螺柱安装于位姿调整转接件201的六个安装孔中的一个，接着将惯性测量单元203固定安装于末端工具202的顶端，惯性测量单元203根据其中加速度传感器及陀螺仪芯片的输出数据可以精确测量末端工具202的姿态，接着将固定底座301通过螺栓固定在工作台401上，接着转动摇杆405，由摇杆405带动第一锥齿轮403进行顺时针转动，再由第一锥齿轮403带动第二锥齿轮404转动，第二锥齿轮404通过连接杆406与螺杆407连接，因此螺杆407也随之进行转动，从而使得螺杆407从螺套408内旋出，从而调节工作台401的高度，在螺套408底部通过底座409进行支撑，开始检测时通过控制工业机器人1的末端工具202在末端误差检测装置3中做规定运动，通过读取对射式光电开关接收端303的通断状态，从工业机器人1的控制系统中读取当前机器人法兰盘的空间位置数据，基于该数据计算工业机器人1的末端工具202的定位误差，将上述得到的误差与位姿调整转接件201的误差偏移标准孔的误差值以及惯性测量单元203进行对比，验证误差计算方法的精度，以上过程能够实现X轴、Y轴的位置和姿态误差检测与验证，本设计提出末端工具位姿自检装置2和末端误差检测装置3设计，解决了标定过程受人为因素的影响，不可避免地引入较大的误差的问题，末端工具202可安装于位姿调整转接件201的六个标准误差孔中，控制末端工具202做规定运动，根据对射式光电开关发射端302和对射式光电开关接收端303的通断状态，读取机器人法兰盘的空间位置数据，基于该数据计算工业机器人末端工具202的误差，将该误差与标准误差孔的参数值进行对比，验证误差计算方法的精度，达到能够实现工业机器人TCP在X轴、Y轴的自动误差检测，有效地提高工业机器人的作业精度的有益效果，本设计提出升降装置4设计，解决了检测台不便进行高度调整，影响检测效率的问题，接着转动摇杆405，由摇杆405带动第一锥齿轮403进行顺时针转动，再由第一锥齿轮403带动第二锥齿轮404转动，第二锥齿轮404通过连接杆406与螺杆407连接，因此螺杆407也随之进行转动，从而使得螺杆407从螺套408内旋出，进而调节工作台401的高度，达到自由调整检测台高度，配合进行检测的有益效果。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，包括工业机器人(1)，其特征在于：还包括末端工具位姿自检装置(2)、末端误差检测装置(3)和升降装置(4)，所述末端工具位姿自检装置(2)设置在工业机器人(1)前端，所述末端误差检测装置(3)设置在升降装置(4)顶端，所述升降装置(4)设置在工业机器人(1)前方，所述末端工具位姿自检装置(2)由位姿调整转接件(201)、末端工具(202)和惯性测量单元(203)组成，所述位姿调整转接件(201)后端通过法兰与工业机器人(1)前端进行螺栓连接，所述末端工具(202)后端与位姿调整转接件(201)前端安装孔进行螺栓连接，所述惯性测量单元(203)下端与末端工具(202)顶端方槽处进行螺栓连接，所述末端误差检测装置(3)由固定底座(301)、对射式光电开关发射端(302)和对射式光电开关接收端(303)组成，所述对射式光电开关发射端(302)前端固定底座(301)后端上侧进行垂直螺栓连接，所述对射式光电开关接收端(303)后端与固定底座(301)前端上侧进行垂直螺栓连接，所述升降装置(4)由工作台(401)、箱体(402)、第一锥齿轮(403)、第二锥齿轮(404)、摇杆(405)、连接杆(406)、螺杆(407)、螺套(408)和底座(409)组成，所述工作台(401)顶端与固定底座(301)前后两端通过螺栓进行螺纹连接，所述箱体(402)顶端与工作台(401)底端中部进行垂直螺栓连接，所述第一锥齿轮(403)前端与箱体(402)内部前端中部进行转动连接，所述第二锥齿轮(404)下端与箱体(402)内部底端中部进行转动连接，所述第一锥齿轮(403)后端与第二锥齿轮(404)上端相互啮合，所述摇杆(405)前端垂直穿过箱体(402)前端且与箱体(402)前后两端进行转动连接，所述摇杆(405)前端与第一锥齿轮(403)中部进行垂直插接，所述连接杆(406)下端与第二锥齿轮(404)中部进行垂直插接，所述连接杆(406)上端与第二锥齿轮(404)顶端中部进行螺栓连接，所述连接杆(406)下端穿过箱体(402)底端中部且与箱体(402)底端中部进行转动连接，所述连接杆(406)底端与螺杆(407)顶端进行垂直焊接，所述螺杆(407)下端设置在螺套(408)内侧，所述螺杆(407)外螺纹与螺套(408)内螺纹相互啮合，所述螺套(408)底端与底座(409)顶端中部进行垂直焊接，所述对射式光电开关发射端(302)与对射式光电开关接收端(303)进行电连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，其特征在于：所述末端工具(202)的一端为圆锥且该端有一中空方槽，另一端为六角螺柱安装孔。
3.根据权利要求1所述的一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，其特征在于：所述位姿调整转接件(201)中心有四个安装孔，右上侧有三个位移误差偏移标准孔，左下侧有三个角度误差偏移标准孔。
4.根据权利要求1所述的一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，其特征在于：所述对射式光电开关发射端(302)与对射式光电开关接收端(303)分别通过螺帽固定在固定底座(301)的两个垂直凸台上。
5.根据权利要求1所述的一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，其特征在于：所述摇杆(405)前端为光滑直杆，后端呈弓字状，且摇杆(405)后端设置有硅胶套。
6.根据权利要求1所述的一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，其特征在于：所述螺杆(407)长60cm，且外表面进行电镀。
7.根据权利要求1所述的一种用于工业机器人的TCP误差检测的实验装置，其特征在于：所述底座(409)呈圆饼状，且直径为20cm，高2.5cm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20210119 Address after: 210012 2nd floor, building 5, 23 Huashen Avenue, Yuhuatai District, Nanjing City, Jiangsu Province Patentee after: Nanjing Leji Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: No. 1 Park Avenue Jiangning Hongjing District of Nanjing city of Jiangsu province in 211167 Patentee before: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190827 |
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