[发明专利]一种工业机器人的运动学标定系统及方法

说明书

本发明公开了一种工业机器人的运动学标定系统及方法，包括放置在工作区域内的测量目标、机器人和设于机器人上的末端执行器，以及计算机。计算机设有读取机器人关节角数据的第一接收模块、读取三个位移传感器检测数据的第二接收模块、根据第一接收模块数据和第二接收模块数据来计算测量目标的名义坐标位置的第一计算模块、以及根据测量目标的名义距离与实际距离的误差来计算机器人补偿数据的第二计算模块。本发明不仅可以对机器人运动学参数进行校正，提高其工作的绝度定位精度，还可以标定工件与机器人基座的相对位置关系，成本很低，操作简便，可以广泛应用于中小企业。

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，具体地说是一种工业机器人的运动学标定系统及方法。

背景技术

工业机器人的重复定位精度一般很高，然而由于在制造，安装过程中的误差会造成其绝对定位精度低。通过运动学标定可以很好的提高其定位精度。

机器人运动学标定一般包括四个步骤，建模，测量，误差辨识，补偿。其中在测量步骤会用到高精密的测量设备，如激光跟踪仪。这种设备庞大、昂贵，而且需要专业人员操作。

在机器人离线编程中，由于离线环境与真实环境存在偏差，需要标定工件与机器人基座的相对位置关系，以使离线编程程序能够在实际环境中准确运行。

发明内容

本发明针对现有运动学标定设备昂贵、操作复杂等技术问题，而提供一种工业机器人的运动学标定系统及方法，降低标定成本，提高标定效率，并可以有效校正机器人基座与工件的相对位置关系。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种工业机器人的运动学标定系统，包括放置在工作区域内的测量目标、机器人和设于机器人上的末端执行器，以及计算机。末端执行器包括三个位于机器人执行端的能独立伸缩的探测球杆，每个探测球杆设有检测球心伸缩位移的位移传感器。计算机设有读取机器人关节角数据的第一接收模块、读取三个位移传感器检测数据的第二接收模块、根据第一接收模块数据和第二接收模块数据来计算测量目标的名义坐标位置的第一计算模块，以及通过机器人两次以不同位姿接触测量目标使第一计算模块得出两次名义坐标位置之间的名义距离、并根据名义距离与实际距离的误差来计算机器人补偿数据的第二计算模块。

上述的测量目标为一个位置固定的目标球体，第二计算模块中的两次实际距离设为0。第一计算模块根据机器人两次以不同位姿接触同一个目标球体，得到两次名义坐标位置之间的名义距离。第二计算模块根据名义距离与实际距离的误差计算补偿数据。

上述的测量目标为两个距离固定的目标球体，第二计算模块中的实际距离为两个目标球体的实际球心距。第一计算模块根据机器人两次分别接触一个目标球体，得到两个目标球体之间的名义距离。第二计算模块根据名义距离与实际距离的误差来计算补偿数据。

上述的探测球杆包括固定在机器人执行端的套筒、设置在套筒内的伸缩轴、以及固定在伸缩轴端部并与测量目标接触的执行球；位移传感器设于套筒内，并检测伸缩轴的伸缩位移。