本發(fā)明涉及示教機械臂技術領域，尤其是涉及一種三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定裝置及方法。

背景技術：

為了使機器人產(chǎn)生特定軌跡的運動，通常采用示教機械臂，由示教人員對示教機械臂進行手動操作示教，使示教機械臂按照期望的動作運動，同時將示教機械臂的位置行程、關節(jié)角度及高度等信息記錄于控制器中，然后將所記錄的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成機器人的動作程序。但示教之前要對機器人及示教機械臂標定，尤其是示教關節(jié)臂的參數(shù)標定，而標定是建模、測量、參數(shù)識別、誤差補償幾個步驟的集成過程，為了方便識別計算，在分析誤差源的基礎上建立誤差模型，優(yōu)先識別一些對誤差貢獻較大的幾何參數(shù)并進行誤差分離。

目前對于示教標定主要采用一些激光測量儀器，比如激光干涉儀、激光跟蹤儀，這些實驗器材價格昂貴、操作繁瑣、對操作環(huán)境要求高，一般適用于實驗室開發(fā)研究；而對于現(xiàn)場惡劣的操作環(huán)境、工人的操作水平參差不齊的情況下，現(xiàn)場技術人員采用的方法是利用示教機械臂在長方體紙箱畫矩形圖，然后機器人進行示教再現(xiàn)，查看再現(xiàn)誤差，對誤差進行簡單的人為補差。這種人工示教標定方法的缺點是現(xiàn)場操作環(huán)境易出現(xiàn)紙箱變形、工人主觀操作因素大、效率低，尤其是再現(xiàn)誤差較大時需重新進行示教標定。

近年來，為了提高示教效率與示教精度，國內(nèi)外對示教系統(tǒng)進行了許多研究與開發(fā)。目前已有拖動示教機器人應用在生產(chǎn)線上，但其使用成本昂貴、技術門檻高；同時現(xiàn)場已有示教標定方法受主觀因素影響大、標定精度不穩(wěn)定等缺點從而影響示教標定的效率與精度。

因此，有必要提供一種新的技術方案以克服上述缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可有效解決上述技術問題的三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定裝置。

為達到本發(fā)明之目的，采用如下技術方案：

一種三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定裝置，其包括支撐臺、設置于所述支撐臺上的滑塊、設置于所述滑塊上的機器人、示教機械臂，所述三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定裝置還包括設置于所述機器人上的三自由度并聯(lián)機構、設置于所述三自由度并聯(lián)機構上的轉(zhuǎn)臺，所述三自由度并聯(lián)機構包括支撐組件、設置于所述支撐組件上的若干連接加強桿、位于所述支撐組件上方的靜平臺、設置于所述靜平臺上的三個帶座軸承、設置于所述帶座軸承上的轉(zhuǎn)動支撐軸、設置于所述轉(zhuǎn)動支撐軸上的連接軸、設置于所述支撐軸上端的帶把手直線軸承、設置于所述帶把手直線軸承上的運動桿、位于所述運動桿上方的球鉸組件、位于所述球鉸組件上方的動平臺、設置于所述動平臺上方的標定支撐軸、設置于所述標定支撐軸上的固定塊、設置于所述固定塊上的標定桿。

所述支撐組件的下端與所述轉(zhuǎn)臺固定連接。

所述連接加強桿設有三個，所述連接加強桿的下端與所述支撐組件固定連接，所述連接加強桿的上端與所述靜平臺固定連接，所述支撐組件的上端與所述靜平臺固定連接。

所述靜平臺設有三個角。所述帶座軸承設有三個，所述帶座軸承與所述靜平臺固定連接，所述帶座軸承設置于所述靜平臺的三個角處。

所述轉(zhuǎn)動支撐軸設有三個，所述轉(zhuǎn)動支撐軸設置于所述帶座支撐軸上且與其樞軸連接。

所述連接軸設有三個，所述連接軸設置于所述轉(zhuǎn)動支撐軸上且與其固定連接，所述連接軸的上端與所述帶把手直線軸承固定連接，所述帶把手直線軸承設有三個，所述帶把手直線軸承與所述運動桿固定連接，所述運動桿設有三個，所述運動桿的上端與所述球鉸組件連接。

所述球鉸組件設有三個，所述球鉸組件與所述動平臺固定連接，所述動平臺呈圓柱體，所述標定支撐軸的下端與所述動平臺固定連接，所述標定支撐軸的上端與所述固定塊固定連接，所述固定塊上設有標定槽，所述標定桿與所述固定塊樞軸連接，所述機器人的機械臂的末端與所述標定桿固定連接，所述示教機械臂的末端收容于所述標定槽內(nèi)且與所述固定塊樞軸連接。

所述本發(fā)明三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定方法包括以下步驟：

步驟一：在三自由度并聯(lián)機構工作空間范圍內(nèi)，驅(qū)動機器人，使其末端引導三自由度并聯(lián)機構運動；

步驟二：在三自由度并聯(lián)機構運動后獲取一定的空間位姿，此時將帶把手直線軸承鎖死，限定運動桿的運動，從而固定住三自由度并聯(lián)機構的位姿，此時角度傳感器可以記錄機器人關節(jié)處的角度數(shù)據(jù)，此時示教機械臂與三自由度并聯(lián)機構進行配合，調(diào)整動平臺的位姿，重復上述操作得到多組機械人與示教機械臂關節(jié)角度數(shù)據(jù)；

步驟三：根據(jù)空間位姿數(shù)據(jù)與關節(jié)角度數(shù)據(jù)對示教機械臂采用最小二乘法進行參數(shù)標定，實現(xiàn)末端位姿的誤差補償，生成運動指令，并將運動指令發(fā)送至機械人，使得機器人完成與示教機械臂相對應的工作。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定裝置可實現(xiàn)動平臺的三個自由度運動，采用人工鎖死方式，無需繁瑣的電、液、氣控制，整體結構緊湊、輕巧，拆裝方便，同時采用最小二乘法對其參數(shù)標定，從而有效地提高了示教標定效率與精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定裝置的結構示意圖

圖2為圖1所示本發(fā)明三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定裝置的三自由度并聯(lián)機構的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定裝置做出清楚完整的說明。

如圖1及圖2所示，本發(fā)明三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定裝置包括支撐臺、設置于所述支撐臺上的滑塊5、設置于所述滑塊5上的機器人3、設置于所述機器人上的三自由度并聯(lián)機構1、設置于所述三自由度并聯(lián)機構1上的轉(zhuǎn)臺2、設置于所述滑塊5上的示教機械臂4。

如圖1及圖2所示，所述滑塊5設置于所述支撐臺上，且可以在所述支撐臺上來回滑動。所述機器人3為市面上常見的機器人，所述機器人3上設有機械臂，所述機械臂的關節(jié)處設有角度傳感器，以便實時監(jiān)測機械臂關節(jié)的角度，所述機器人3設置于所述滑塊5上。所述示教機械臂4的一端設置于所述滑塊5上，所述示教機械臂4為市面上常見的示教機械臂，故在此不再贅述，所述示教機械臂4的關節(jié)處設有角度傳感器，以便監(jiān)測關節(jié)處的角度變化。

如圖1所示，所述三自由度并聯(lián)機構1包括支撐組件1.1、設置于所述支撐組件1.1上的若干連接加強桿1.2、位于所述支撐組件1.1上方的靜平臺1.3、設置于所述靜平臺1.3上的三個帶座軸承1.4、設置于所述帶座軸承1.4上的轉(zhuǎn)動支撐軸1.5、設置于所述轉(zhuǎn)動支撐軸1.5上的連接軸1.6、設置于所述支撐軸1.6上端的帶把手直線軸承1.7、設置于所述帶把手直線軸承1.7上的運動桿1.8、位于所述運動桿1.8上方的球鉸組件1.9、位于所述球鉸組件1.9上方的動平臺1.10、設置于所述動平臺1.10上方的標定支撐軸1.11、設置于所述標定支撐軸1.11上的固定塊、設置于所述固定塊上的標定桿1.13。所述支撐組件1.1的下端與所述轉(zhuǎn)臺2固定連接，所述支撐組件1.1與所述轉(zhuǎn)臺2可以通過螺釘相互固定。所述連接加強桿1.2設有三個，所述連接加強桿1.2的下端與所述支撐組件1.1固定連接，所述連接加強桿1.2的上端與所述靜平臺1.3固定連接，所述支撐組件1.1的上端與所述靜平臺1.3固定連接。所述靜平臺1.3設有三個角。所述帶座軸承1.4設有三個，所述帶座軸承1.4與所述靜平臺1.3固定連接，所述帶座軸承1.4設置于所述靜平臺1.3的三個角處。所述轉(zhuǎn)動支撐軸1.5設有三個，所述轉(zhuǎn)動支撐軸1.5設置于所述帶座支撐軸1.4上且與其樞軸連接，使得所述轉(zhuǎn)動支撐軸1.5可以在所述帶座軸承1.4上旋轉(zhuǎn)。所述連接軸1.6設有三個，所述連接軸1.6設置于所述轉(zhuǎn)動支撐軸1.5上且與其固定連接，所述連接軸1.6的上端與所述帶把手直線軸承1.7固定連接。所述帶把手直線軸承1.7設有三個，所述帶把手直線軸承1.7與所述運動桿1.8固定連接，由于帶把手直線軸承1.7連接所述連接軸1.6及運動桿1.8，使得所述連接軸1.6與所述運動桿1.8可以相對旋轉(zhuǎn)。所述運動桿1.8設有三個，所述運動桿1.8的上端與所述球鉸組件1.9連接，使得所述球鉸組件1.9與所述運動桿1.8可以相對旋轉(zhuǎn)。所述球鉸組件1.9設有三個，所述球鉸組件1.9與所述動平臺1.10固定連接。所述動平臺1.10呈圓柱體。所述標定支撐軸1.11的下端與所述動平臺1.10固定連接，所述標定支撐軸1.11的上端與所述固定塊固定連接。所述固定塊上設有標定槽1.12。所述標定桿1.13與所述固定塊樞軸連接，使得所述標定桿1.13可以在所述固定塊上旋轉(zhuǎn)。所述機器人3的機械臂的末端與所述標定桿1.13固定連接，所述示教機械臂4的末端收容于所述標定槽1.12內(nèi)且與所述固定塊樞軸連接，使得所述固定塊可以在所述示教機械臂4的末端轉(zhuǎn)動。

如圖1所示，所述本發(fā)明三自由度并聯(lián)機構的示教機械臂參數(shù)標定方法包括以下步驟：

步驟一：在三自由度并聯(lián)機構1工作空間范圍內(nèi)，驅(qū)動機器人3，使其末端引導三自由度并聯(lián)機構1運動；

步驟二：在三自由度并聯(lián)機構1運動后獲取一定的空間位姿，此時將帶把手直線軸承1.7鎖死，限定運動桿1.8的運動，從而固定住三自由度并聯(lián)機構1的位姿，此時角度傳感器可以記錄機器人關節(jié)處的角度數(shù)據(jù)，此時示教機械臂4與三自由度并聯(lián)機構1進行配合，調(diào)整動平臺1.10的位姿，重復上述操作得到多組機器人與示教機械臂關節(jié)角度數(shù)據(jù)；

步驟三：根據(jù)空間位姿數(shù)據(jù)與關節(jié)角度數(shù)據(jù)對示教機械臂采用最小二乘法進行參數(shù)標定，實現(xiàn)末端位姿的誤差補償，生成運動指令，并將運動指令發(fā)送至機器人，使得機器人完成與示教機械臂相對應的工作。