[发明专利]机械手标定方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及机械手，尤其是一种可准确测定机械手各关节臂的实际臂长、各关节臂角度方向的机械手标定方法。

【背景技术】

SCARA机械手广泛应用于工业自动化生产线，如：货物搬运、高速分选、在无尘环境下进行精密组装等等。这种产品在国外发展已日趋于成熟，如：日本TOSHIBA，雅玛哈，美国adept等等。

在结构上，这种机械手一般有三节关节臂：大臂、小臂、U轴，各关节臂之间连接有活动关节，关键参数如下：大臂长度L₁、小臂长度L₂、U轴长度L₃；各关节臂初始角度分别为θ₁、θ₂、θ₃。

高精度SCARA机械手的制造过程中，XY轴位置精度要求在0.01mm～0.05mm范围。由于零件加工过程可能产生误差，各部件组装在一起时也有可能产生装配误差，因此每台机械手装配完成后同一类臂长的实际长度都会有1mm左右的累积误差。对于高精度机械手，这个误差是不容忽视的。消除这种误差是保证机械手作业过程中的定位精度的重要前提。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种可准确测定机械手各关节臂的实际臂长、各关节臂角度方向的机械手标定方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种机械手标定方法，包括以下步骤：

第一关节的坐标测定：

a.制作标定板，标定板上设有三个或三个以上标定孔，标定板上设定由横坐标轴和纵坐标轴构成的坐标系，横坐标轴和纵坐标轴的位置精度、坐标刻度精度符合机械手系统的精度要求，标定孔的位置精度符合机械手系统的精度要求，各标定孔在坐标系下的坐标已知；在机械手的除第一关节之外的任一关节上设置可感应标定孔的坐标的感应器件；将标定板置于使标定板的坐标系平行于机械手运动平面的位置且标定板对向感应器件，标定板的横坐标轴与机械手系统的一个坐标轴平行；第一关节为离机械手的操作端最远的关节；在机械手的除第一关节之外的任一关节上设置感应器件都可以达到测定第一关节坐标的目的；

b.使机械手的第一关节处于活动状态且位置固定、感应器件与第一关节之间的关节锁定以使第一关节与感应器件之间的距离不变；这样，当机械手运动时感应器件可以以第一关节为圆心、感应器件与第一关节之间的直线距离为半径作圆周运动；感应器件与第一关节之间的关节锁定的目的是使感应器件以固定半径作圆周运动；

c.机械手以第一关节为圆心运动得到圆形运动轨迹，选取感应器件在该圆形运动轨迹上的三个或三个以上位置，通过与选取的三个或三个以上位置相关的标定孔的坐标计算得到选取的三个或三个以上位置在标定板坐标系中的坐标，根据选取的三个或三个以上位置的坐标计算第一关节的坐标：圆周上任意一点到圆心的距离都等于半径，(x-x_o)²+(y-y_o)²＝R²，取圆形运动轨迹上三个不同的感应器件位置坐标(x，y)就可以计算得出第一关节的坐标(x_o，y_o)；

除第一关节外的关节的初始坐标测定：

d.在机械手的待测关节靠近操作端一侧的任一关节上设置感应器件；采用步骤a中的标定板，标定板和第一关节二者之间的位置关系与步骤a中相同；

e.使机械手的待测关节位于开机后的初始位置且位置固定，待测关节处于活动状态、感应器件与待测关节之间的关节锁定以使待测关节与感应器件之间的距离不变；

f.机械手以待测关节为圆心运动得到圆形运动轨迹，选取感应器件在该圆形运动轨迹上的三个或三个以上位置，通过与选取的三个或三个以上位置相关的标定孔的坐标计算得到选取的三个或三个以上位置在标定板坐标系中的坐标，根据选取的三个或三个以上位置的坐标计算待测关节的坐标；计算过程与步骤c相同；