機器人零點校準裝置、機器人零點校準系統(tǒng)及校準方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機器人零點校準裝置、機器人零點校準系統(tǒng)及校準方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，工業(yè)機器人已成為一種標準設(shè)備在全球得到廣泛應(yīng)用。在工業(yè)機器人實際應(yīng)用中，為了減少實際操作中的誤差，機器人精度需要有合適的方法或系統(tǒng)進行校準提高。
[0003]工業(yè)機器人的機械臂運動需要根據(jù)三維空間中的起始坐標以及終點坐標確定運動軌跡，從而進行軌跡規(guī)劃。在軌跡規(guī)劃后，通過運動控制模塊控制、驅(qū)動機器人的動作實施模塊。機器人所工作的目標的位置與姿態(tài)可以將機械臂移動到工作空間中一個從未示教過的點，稱為計算點。到達計算點的精度即為機械臂的定位精度。機械臂的定位精度受到重復(fù)精度的影響，同時也受到機器人運動學(xué)方程中參數(shù)精度的影響。D-H (Denavit-Hartenberg，矩陣)參數(shù)中的誤差將會弓I起逆運動學(xué)方程中關(guān)節(jié)角的計算誤差。因此，機械臂的定位精度通常比較差，且變化相當大。
[0004]在工業(yè)機器人的實際應(yīng)用中，會涉及到許多需要高精度的應(yīng)用環(huán)境，例如微電子、醫(yī)療、精密加工等等。在這些情況下，對工業(yè)機器人定位精度的校準尤其重要。一方面，需要利用標定技術(shù)對工業(yè)機器人精度作進一步的提高；另一方面，需要對研發(fā)設(shè)計的工業(yè)機器人進行工作精度的相關(guān)檢測，以量化工業(yè)機器人工作的可靠性與穩(wěn)定性。
[0005]機器人的零點校準方法主要有三種方式。第一種，使用三坐標測量儀或者激光干涉儀進行坐標定位，然后通過對坐標方程及標定方程進行更大計算量的計算進行零點位置校準，測量的精度較高，但是測量過程較為繁瑣，效率不高，且不同型號的檢測過程不同，通用性不高；第二種，在各關(guān)節(jié)進行零位對準的設(shè)計，加入定位插銷進行校準，該方法精度較低；第三種，將高精度傳感器裝在機器人本體上，然后進行零點的標定，該方法易于安裝、設(shè)計，但是傳感器較為精密，安裝過程中會引入誤差導(dǎo)致零點位置不精確。
[0006]因此，如何提高校準效率及精度，提高通用性，是本技術(shù)領(lǐng)域人員亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種機器人零點校準裝置，提高校準效率及精度，提高通用性。本發(fā)明還公開了一種具有上述機器人零點校準裝置的機器人零點校準系統(tǒng)及機器人零點校準方法。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0009]—種機器人零點校準裝置，其特征在于，包括:
[0010]傳感部件，所述傳感部件具有感應(yīng)腔體及供機器人進入所述感應(yīng)腔體的開口，所述傳感腔體的內(nèi)側(cè)面具有位置傳感器矩陣；
[0011]用于與所述機器人的校準部位連接，供所述位置傳感器矩陣檢測的定位塊；
[0012]用于將所述機器人移動至所述感應(yīng)腔體內(nèi)的移動底座。
[0013]優(yōu)選地，上述機器人零點校準裝置中，所述傳感部件包括四個傳感器板；
[0014]分別為:用于設(shè)置于待測機器人的兩側(cè)的第一傳感器板及第四傳感器板，用于設(shè)置于待測機器人的頂部的第二傳感器板，用于設(shè)置于待測機器人的前側(cè)的第三傳感器板。
[0015]優(yōu)選地，上述機器人零點校準裝置中，所述位置傳感器矩陣覆蓋所述傳感器板的內(nèi)側(cè)面。
[0016]優(yōu)選地，上述機器人零點校準裝置中，所述傳感部件的底部具有水平設(shè)置的支撐板。
[0017]優(yōu)選地，上述機器人零點校準裝置中，還包括用于將所述定位塊與所述機器人的校準部位連接的連接銷。
[0018]本發(fā)明還提供了一種機器人零點校準系統(tǒng)，包括機器人，還包括如上述任一項所述的機器人零點校準裝置。
[0019]優(yōu)選地，上述機器人零點校準系統(tǒng)中，所述機器人包括依次通過軸關(guān)節(jié)連接的基座、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿及末端法蘭。
[0020]優(yōu)選地，上述機器人零點校準系統(tǒng)中，所述定位塊的數(shù)量為四個，分別為設(shè)置于所述第一連桿上的第一定位塊、設(shè)置于所述第二連桿上的第二定位塊、設(shè)置于所述第三連桿上的第三定位塊及設(shè)置于所述末端法蘭的第四定位塊。
[0021]本發(fā)明還提供了一種機器人零點校準方法，應(yīng)用如上述所述的機器人零點校準裝置；包括步驟:
[0022]1)設(shè)置校準數(shù)據(jù)；
[0023]2)將待校準的機器人安裝于移動底座上，將定位塊安裝于其校準位置，并移動至感應(yīng)腔體內(nèi)；
[0024]3)對所述機器人的校準部位進行檢測及數(shù)據(jù)采集；
[0025]4)將采集數(shù)據(jù)與所述校準數(shù)據(jù)進行對比，記錄對比結(jié)果；
[0026]5)對機器人進行微位移調(diào)整，然后進入步驟3)循環(huán)檢測，循環(huán)檢測預(yù)定次數(shù)后，進入下一步；
[0027]6)將選取采集數(shù)據(jù)與所述校準數(shù)據(jù)的差異最小的一組所述采集數(shù)據(jù)作為零點校準數(shù)據(jù)；
[0028]7)根據(jù)所述零點校準數(shù)據(jù)計算所述機器人的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度，并將所述關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度保存至機器人的控制器中，作為機器人的零點位置的偏移角度。
[0029]優(yōu)選地，上述機器人零點校準方法中，所述步驟1)具體為:
[0030]11)將已校準的機器人安裝于移動底座上，將定位塊安裝于其校準位置，并移動至感應(yīng)腔體內(nèi)；
[0031]12)對所述機器人的校準部位進行數(shù)據(jù)采集并記錄為所述校準數(shù)據(jù)。
[0032]優(yōu)選地，上述機器人零點校準方法中，所述步驟5)中，根據(jù)對比結(jié)果對機器人進行微位移調(diào)整。
[0033]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的機器人零點校準裝置，在機器人零點校準過程中，現(xiàn)將已校準的機器人至于移動底座上，機器人的校準部位連接定位塊；機器人隨移動底座由傳感部件的開口移動至其感應(yīng)腔體內(nèi)，通過傳感腔體的內(nèi)側(cè)面的位置傳感器矩陣檢測定位塊的位置并記錄為校準數(shù)據(jù)。然后退出已校準的機器人，將待校準的機器人至于移動底座上，待校準的機器人的校準部位連接定位塊；機器人隨移動底座移動到感應(yīng)腔體內(nèi)，通過傳感腔體的內(nèi)側(cè)面的位置傳感器矩陣檢測定位塊的位置并與校準數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)機器人，選取與校準數(shù)據(jù)差異最小的采集數(shù)據(jù)作為該機器人的零點校準數(shù)據(jù)，并計算出機器人的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度，作為機器人零點位置的偏移角度。本發(fā)明提供的機器人零點校準裝置，僅需對校準一個機器人，結(jié)合傳感部件、定位塊及移動底座，即可對同種型號的機器人進行自動校準，避免了人工依次校準的繁瑣，提高了校準效率及精度；校準裝置結(jié)構(gòu)簡單，可對多種類型的機器人進行零點位置校準，提高了通用性。
[0034]本發(fā)明還提供了一種具有上述機器人零點校準裝置的機器人零點校準系統(tǒng)及機器人零點校準方法。由于上述機器人零點校準裝置具有上述技術(shù)效果，具有上述機器人零點校準裝置的機器人零點校準系統(tǒng)及機器人零點校準方法也應(yīng)具有同樣的技術(shù)效果，在此不再詳細介紹。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1為本發(fā)明實施例提供的機器人零點校準系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明實施例提供的傳感部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明實施例提供的機器人及定位塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明實施例提供的機器人的第一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖5為本發(fā)明實施例提供的機器人的第二結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0041]本發(fā)明公開了一種機器人零點校準裝置，提高校準效率及精度，使用范圍廣。本發(fā)明還公開了一種具有上述機器人零點校準裝置的機器人零點校準系統(tǒng)及機器人零點校準方法。
[0042]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0043]請參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明實施例提供的機器人零點校準系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的傳感部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]本發(fā)明實施例提供了一種機器人零點校準裝置，包括傳感部件1、定位塊2及移動底座3。傳感部件1具有感應(yīng)腔體及供機器人4進入感應(yīng)腔體的開口，傳感腔體的內(nèi)側(cè)面具有位置傳感器矩陣；定位塊2用于與機器人4的校準部位連接，位置傳感器矩陣檢測定位塊2的位置；移動底座3用于將機器人4移動至感應(yīng)腔體內(nèi)。
[0045]本發(fā)明實施例提供的機器人零點校準裝置，在機器人零點校準過程中，現(xiàn)將已校準的機器人至于移動底座3上，機器人4的校準部位連接定位塊2 ;機器人隨移動底座3由傳感部件1的開口移動至其感應(yīng)腔體內(nèi)，通過傳感腔體的內(nèi)側(cè)面的位置傳感器矩陣檢測定位塊2的位置并記錄為校準數(shù)據(jù)。然后退出已校準的機器人，將待校準的機器人至于移動底座3上，待校準的機器人4的校準部位連接定位塊2 ;機器人隨移動底座3移動到感應(yīng)腔體內(nèi)，通過傳感腔體的內(nèi)側(cè)面的位置傳感器矩陣檢測定位塊2的位置并與校準數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)機器人4，選取與校準數(shù)據(jù)差異最小的采集數(shù)據(jù)作為該機器人4的零點校準數(shù)據(jù)，并計算出機器人4的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度，作為機器人零點位置的偏移角度。本發(fā)明實施例提供的機器人零點校準裝置，僅需對校準一個機器人4，結(jié)合傳感部件1、定位塊2及移動底座3，即可對同種型號的機器人4進行自動校準，避免了人工依次校準的繁瑣，提高了校準效率及精度；校準裝置結(jié)構(gòu)簡單，可對多種類型的機器人4進行零點位置校準，提高了通用性。
[0046]在本實施例中，傳感部件1包括四個傳感器板；分別為:用于設(shè)置于待測機器人的兩側(cè)的第一傳感器板11及第四傳感器板14，用于設(shè)置于待測機器人的頂部的第二傳感器板12，用于設(shè)置于待測機器人的前側(cè)的第三傳感器板13。S卩，傳感部件1為矩形結(jié)構(gòu)，僅底面及朝向機器人后側(cè)的面空置，而這兩個面均