RU2721769C1 - Стенд для контроля контурных перемещений гибкого манипулятора - Google Patents
Стенд для контроля контурных перемещений гибкого манипулятора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2721769C1 RU2721769C1 RU2019127060A RU2019127060A RU2721769C1 RU 2721769 C1 RU2721769 C1 RU 2721769C1 RU 2019127060 A RU2019127060 A RU 2019127060A RU 2019127060 A RU2019127060 A RU 2019127060A RU 2721769 C1 RU2721769 C1 RU 2721769C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- chamber
- flexible manipulator
- platform
- hole
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к стенду для контроля перемещений гибкого манипулятора. Стенд содержит основание, на котором расположены две профильные линейные направляющие с размещенными на них каретками, на которых установлена платформа. Между направляющими на опорах, прикрепленных к основанию, расположен ходовой винт с гайкой, к которой присоединена платформа. Конец ходового винта через муфту соединен с валом двигателя линейного перемещения, расположенным на основании. На платформе размещен каркас, на стенках которого закреплены шаговые двигатели, на валах которых установлены катушки. К торцу основания прикреплена камера в виде прямоугольного параллелепипеда, причем стенка камеры, обращенная к платформе, выполнена с отверстием в центральной части. В отверстие через втулку вставлена трубка, один конец которой установлен в упор, расположенный на каркасе, а другой конец трубки, расположенный внутри камеры, предназначен для закрепления основания гибкого манипулятора. Нити от звеньев гибкого манипулятора проведены через отверстие, втулку и прикреплены к соответствующим катушкам. Дно камеры, внутренние поверхности задней стенки и боковой стенки, смежной с основанием, выполнены контрастным цветом по отношению к цвету звеньев гибкого манипулятора. Передняя и верхняя стороны камеры, а также её боковая сторона, противоположная стенке, смежной с основанием, выполнены открытыми. На рёбрах верхней и передней сторон камеры размещены с возможностью перемещения реечные опоры. На каждой реечной опоре закреплена видеокамера. Видеокамеры подключены к компьютеру. Двигатель линейного перемещения и шаговые двигатели соединены с блоком управления, который подключен к компьютеру. Технический результат: увеличение информативности и точности контроля. 5 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам проверки параметров контурных перемещений гибкого манипулятора, и может быть использовано для контроля углов изгиба, вектора ориентации и координаты положения дистального конца гибкого манипулятора.
Известен стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота [RU 2472612 C1, МПК B25J19/00 (2006.01), опубл. 20.01.2013], содержащий манипулятор с закрепленным на фланце его последнего звена калибровочным инструментом, оканчивающимся сферой. Стенд также содержит систему управления манипулятором, измерительную аппаратуру и регистрирующую аппаратуру в виде персонального компьютера. В качестве измерительной аппаратуры использована оптическая измерительная система с видеокамерой, подключенной через аналого-цифровой преобразователь к персональному компьютеру. Видеокамера установлена с возможностью захвата всей рабочей зоны манипулятора. Сфера калибровочного инструмента выполнена диаметром, значение которого занесено в память персонального компьютера. Система управления манипулятором промышленного робота запрограммирована с возможностью изменения ориентации калибровочного инструмента в пространстве на максимально возможные углы, обусловленные кинематической схемой манипулятора, при размещении сферы калибровочного инструмента в разных секторах рабочей зоны манипулятора.
Известен стенд для контроля точности позиционирования дистального конца гибкого манипулятора [Li Z., Chiu P. W. Y., Du R. Design and kinematic modeling of a concentric wire-driven mechanism targeted for minimally invasive surgery //2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). – IEEE, 2016. – Р. 310-316], выбранный в качестве прототипа. Стенд содержит основание с направляющими, на которых размещена платформа. На платформе закреплен кронштейн, через который пропущена трубка. Один конец трубки соединен с основанием гибкого манипулятора. Другой конец трубки установлен в упор на платформе. К соответствующим звеньям гибкого манипулятора прикреплены концы нитей, другие концы которых присоединены к соответствующей шарико-винтовой паре. Каждая из четырех шарико-винтовая пара соединена с соответствующим шаговым двигателем, расположенным на платформе. Шаговые двигатели подключены к блоку управления
Перемещение дистального конца гибкого манипулятора фиксируют видеокамерой. Однако, полученное от одной видеокамеры изображение не позволяет определить пространственное положение дистального конца гибкого манипулятора, его ориентацию и траекторию перемещения в пространстве.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание стенда для контроля контурных перемещений гибкого манипулятора, позволяющего увеличить информативность и точность контроля контурных перемещений.
Предложенный стенд для контроля контурных перемещений гибкого манипулятора, также как в прототипе, содержит основание с направляющими, на которых расположена платформа, трубку, один конец которой предназначен для соединения с основанием гибкого манипулятора, шарико-винтовую пару, соединенную с двигателем линейного перемещения, который подключен к блоку управления, оптическое средство контроля перемещений.
Согласно изобретению на основании расположены две профильные линейные направляющие с размещенными на них каретками, на которых установлена платформа. Между направляющими на опорах, прикрепленных к основанию, расположен ходовой винт с гайкой, к которой присоединена платформа. Конец ходового винта через муфту соединен с валом двигателя линейного перемещения, расположенным на основании. На платформе размещен каркас, на стенках которого закреплены шаговые двигатели, на валах которых установлены катушки. К торцу основания прикреплена камера в виде прямоугольного параллелепипеда, причем стенка камеры, обращенная к платформе, выполнена с отверстием в центральной части. В отверстие через втулку вставлена трубка, один конец которой установлен в упор, расположенный на каркасе, а другой конец трубки, расположенный внутри камеры, предназначен для закрепления основания гибкого манипулятора. При этом нити от звеньев гибкого манипулятора проведены через отверстие, втулку и прикреплены к соответствующим катушкам. Дно камеры, внутренние поверхности задней стенки и боковой стенки, смежной с основанием, выполнены контрастным цветом по отношению к цвету звеньев гибкого манипулятора. Передняя и верхняя стороны камеры, а также её боковая сторона, противоположная стенке, смежной с основанием, выполнены открытыми. На рёбрах верхней и передней сторон камеры размещены с возможностью перемещения реечные опоры. На каждой реечной опоре закреплена видеокамера. Видеокамеры подключены к компьютеру. Двигатель линейного перемещения и шаговые двигатели соединены с блоком управления, который подключен к компьютеру.
Использование двух видеокамер, расположенных взаимно перпендикулярно относительно друг друга, позволяет получить объемное графическое изображение контурных перемещений дистального конца гибкого манипулятора, что повышает информативность контроля. Окрашенные стенки камеры при видеосъемке позволяют получить четкое изображение гибкого манипулятора.
На фиг. 1 показан общий вид стенда для контроля контурных перемещений гибкого манипулятора.
На фиг. 2 представлен фрагмент стенда.
На фиг. 3 представлено графическое изображение траекторий перемещения дистального конца гибкого манипулятора, где кривой серого цвета показано его перемещение по заданной модели, кривой черного цвета - действительное перемещение.
На фиг. 4 представлен график линейной ошибки позиционирования дистального конца гибкого манипулятора.
На фиг. 5 представлен график угловой ошибки позиционирования дистального конца гибкого манипулятора.
Стенд для контроля контурных перемещений дистального конца гибкого манипулятора содержит основание 1 (фиг. 1) с профильными линейными направляющими 2, на которых размещены каретки 3. На каретках 3 установлена платформа 4 (фиг. 2).
Между линейными направляющими расположен ходовой винт 5 с надетой на него ходовой гайкой 6. Ходовой винт 5 установлен на опорах 7, прикрепленных к основанию 1. Платформа 4 снизу соединена с ходовой гайкой 6. Один конец ходового винта 5 через муфту 8 (фиг. 1) соединен с валом двигателя линейного перемещения 9, расположенным в торце основания 1.
На платформе 4 размещен каркас 10, на двух вертикальных стенках которого закреплены восемь шаговых двигателей 11, на валах которых установлены катушки 12 (фиг. 2).
К другому торцу основания 1 (фиг. 1) прикреплена камера 13 в виде прямоугольного параллелепипеда. Стенка камеры 13, обращенная к платформе 4, выполнена с отверстием в центральной части. В отверстие через втулку 14 (фиг. 2), установленную на ребре жесткости 15 камеры 13 вставлена трубка 16. На конце трубки 16, расположенном внутри камеры 13, закреплено основание гибкого манипулятора 17. Другой конец трубки 16 установлен в упор 18, выполненный на каркасе 10.
К каждой катушке 12 прикреплен один конец нити 19. Нити 19 от восьми катушек 12 проведены через втулку 14 и закреплены другими концами на соответствующих звеньях гибкого манипулятора 17.
Дно камеры 13, внутренние поверхности задней и боковой стенки, смежной с основанием, выполнены контрастным цветом по отношению к цвету звеньев гибкого манипулятора 17. Передняя и верхняя стороны камеры 13, а также её боковая сторона, противоположная стенке, смежной с основанием 1, выполнены открытыми. На рёбрах верхней и передней сторон камеры 13 размещены с возможностью перемещения реечные опоры 20. На каждой опоре 20 на кронштейне 21 закреплена видеокамера 22. Обе видеокамеры 22 подключены к компьютеру.
Двигатель линейного перемещения 9 и шаговые двигатели 11 соединены с блоком управления, который посредством COM-порта подключен к компьютеру (на фиг. 1, 2 не показаны).
В программном обеспечении, установленном на компьютере, задают пространственное положение: изгиб, ориентацию и координаты точки позиционирования дистального конца гибкого манипулятора 17 внутри камеры 13. Через COM-порт в блок управления записывают данные об изменении длины нитей 19. С блока управления сигнал поступает на шаговые двигатели 11 и двигатель линейного перемещения 9. Шаговые двигатели 11, вращая катушки 12, натягивают или ослабляют нити 19, которые закреплены на элементах гибкого манипулятора 17. При этом гибкий манипулятор 17, принимая заданные углы изгиба, перемещается, ориентируется внутри камеры 13 и дистальный конец достигает заданной точки.
Одновременно вал двигателя линейного перемещения 9 через муфту 8 вращает ходовой винт 5, по которому передвигается ходовая гайка 6, перемещая платформу 4 на каретках 3 по профильным линейным направляющим 2. Платформа 4 перемещает каркас 10, вместе трубкой 16, в которой закреплено основание гибкого манипулятора 17, обеспечивая тем самым линейное перемещение гибкого манипулятора 17 внутри камеры 13.
Реечные опоры 20 фиксируют на ребрах верхней и передней стороны камеры 13 так, чтобы видеокамеры 22 были взаимно перпендикулярны и обеспечивали при видеосъемке захват всей области перемещения дистального конца гибкого манипулятора 17.
С помощью компьютера на полученных от видеокамер 2 плоских изображениях определяют среднюю линию гибкого манипулятора, представленную набором точек в трёхмерном пространстве, соединенных между собой сплайном, который характеризует тело гибкого манипулятора 17 (фиг. 3).
Оценку точности позиционирования дистального конца гибкого манипулятора 17 проводят с помощью программы, записанной в компьютере, путем сравнения точек действительного положения тела гибкого манипулятора, полученных после обработки изображений от видеокамер 22, с заданной моделью контурных перемещений дистального конца. В результате на экран компьютера выводят графическое изображение действительных перемещений гибкого манипулятора и заданной модели его перемещения (фиг. 3), а также графическую зависимость линейной и угловой ошибки перемещения дистального конца (фиг. 4 и 5). Линейная ошибка представляет собой кратчайшее расстояние между заданной на модели точки и действительной точки позиционирования дистального конца гибкого манипулятора 17. Угловую ошибку оценивают путем вычисления разницы отклонения вектора ориентации заданной модели и реально расположенного дистального конца гибкого манипулятора.
Claims (1)
- Стенд для контроля контурных перемещений гибкого манипулятора с нитяным приводным механизмом, содержащий основание и две видеокамеры, подключенные к компьютеру, отличающийся тем, что он снабжен камерой, расположенной на основании и выполненной в виде прямоугольного параллелепипеда, при этом в центральной части одной из боковых стенок камеры выполнено отверстие, в котором установлена втулка со вставленной в неё трубкой, один конец которой установлен в упор, а другой конец трубки, расположенный внутри камеры, выполнен с возможностью закрепления основания упомянутого гибкого манипулятора, причем втулка выполнена с возможностью прохождения через неё приводных нитей гибкого манипулятора, боковые стороны камеры, противолежащая и одна из смежных по отношению к боковой стенке с отверстием, в котором установлена втулка, и верхняя сторона камеры выполнены открытыми, а внутренние поверхности боковой стенки с отверстием, в котором установлена втулка, другой смежной с ней боковой стенки и дна камеры выполнены с контрастным цветом по отношению к цвету звеньев манипулятора, при этом на ребрах верхней и открытой боковой, смежной с упомянутой боковой стенкой с отверстием, сторон камеры размещены с возможностью перемещения две реечные опоры, на каждой из которых закреплена видеокамера.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019127060A RU2721769C1 (ru) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | Стенд для контроля контурных перемещений гибкого манипулятора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019127060A RU2721769C1 (ru) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | Стенд для контроля контурных перемещений гибкого манипулятора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2721769C1 true RU2721769C1 (ru) | 2020-05-22 |
Family
ID=70803390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019127060A RU2721769C1 (ru) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | Стенд для контроля контурных перемещений гибкого манипулятора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2721769C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4017721A (en) * | 1974-05-16 | 1977-04-12 | The Bendix Corporation | Method and apparatus for determining the position of a body |
| DE2649608A1 (de) * | 1975-11-28 | 1977-06-08 | Bendix Corp | Verfahren zum uebertragen von koordinatenstellungen |
| US4396945A (en) * | 1981-08-19 | 1983-08-02 | Solid Photography Inc. | Method of sensing the position and orientation of elements in space |
| RU2472612C1 (ru) * | 2011-06-01 | 2013-01-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота |
| RU139478U1 (ru) * | 2013-07-12 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) | Система управления роботизированным объектом |
| RU2594545C2 (ru) * | 2014-12-30 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для управления исполнительным органом станка, имеющим не менее трех степеней свободы |
| RU2641604C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-01-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Способ измерения абсолютного положения конечного звена многозвенного механизма промышленного робота |
-
2019
- 2019-08-28 RU RU2019127060A patent/RU2721769C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4017721A (en) * | 1974-05-16 | 1977-04-12 | The Bendix Corporation | Method and apparatus for determining the position of a body |
| DE2649608A1 (de) * | 1975-11-28 | 1977-06-08 | Bendix Corp | Verfahren zum uebertragen von koordinatenstellungen |
| US4396945A (en) * | 1981-08-19 | 1983-08-02 | Solid Photography Inc. | Method of sensing the position and orientation of elements in space |
| RU2472612C1 (ru) * | 2011-06-01 | 2013-01-20 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Стенд для контроля точности контурных перемещений промышленного робота |
| RU139478U1 (ru) * | 2013-07-12 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) | Система управления роботизированным объектом |
| RU2594545C2 (ru) * | 2014-12-30 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Устройство для управления исполнительным органом станка, имеющим не менее трех степеней свободы |
| RU2641604C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-01-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Способ измерения абсолютного положения конечного звена многозвенного механизма промышленного робота |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9517560B2 (en) | Robot system and calibration method of the robot system | |
| JP6657469B2 (ja) | ロボットシステムの自動較正方法 | |
| JP6426725B2 (ja) | 移動可能な対象物体の場所を追跡するためのシステム及び方法 | |
| US8306661B2 (en) | Method and system for establishing no-entry zone for robot | |
| US11833696B2 (en) | Vision-based sensor system and control method for robot arms | |
| US8406923B2 (en) | Apparatus for determining pickup pose of robot arm with camera | |
| US20200023521A1 (en) | Method and device of controlling robot system | |
| CN106483963B (zh) | 机器人系统的自动标定方法 | |
| JP4021413B2 (ja) | 計測装置 | |
| JP6855492B2 (ja) | ロボットシステム、ロボットシステム制御装置、およびロボットシステム制御方法 | |
| JP4015161B2 (ja) | 産業用ロボットの制御装置 | |
| CN107883929B (zh) | 基于多关节机械臂的单目视觉定位装置及方法 | |
| JP6489776B2 (ja) | 座標系校正方法、ロボットシステム、プログラム及び記録媒体 | |
| US20150363935A1 (en) | Robot, robotic system, and control device | |
| US20140229005A1 (en) | Robot system and method for controlling the same | |
| CN104842352A (zh) | 利用了视觉反馈的机器人系统 | |
| WO2020073540A1 (zh) | 一种固连外部磁体和磁传感器阵列的磁源检测装置 | |
| CN108297100B (zh) | 机械臂参数标定方法、装置和系统、机械臂 | |
| JP2009269110A (ja) | 組立装置 | |
| JP3754402B2 (ja) | 産業用ロボットの制御方法および制御装置 | |
| JP7109161B2 (ja) | 多関節ロボットの機構モデルパラメータ推定方法 | |
| JP2019069493A (ja) | ロボットシステム | |
| JP6897396B2 (ja) | 制御装置、ロボットシステムおよび制御方法 | |
| WO2018043524A1 (ja) | ロボットシステム、ロボットシステム制御装置、およびロボットシステム制御方法 | |
| RU2721769C1 (ru) | Стенд для контроля контурных перемещений гибкого манипулятора |