[發明專利]對操縱器的測量

有效

• 申請號: 201010285244.0
• 申請日: 2010-09-16
• 公開（公告）號: CN102019620A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 邁克爾·格勒爾;湯瑪斯·普魯克;迪特瑪爾·恰尼特
• 申請（專利權）人: 庫卡羅伯特有限公司
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J9/16;B25J13/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 鄭小軍;時永紅

技術領域

本發明涉及用于對操縱器(Manipulator)、特別是對機器人進行測量的方法和裝置，以及制造這種測量裝置的裝置。

背景技術

為了將工具運送到理想的位置，操縱器、例如工業機器人要以較高的精度通常多次進入某種姿勢。

特別是由驅動電機所散發的熱量、在操縱器運動學中的摩擦以及環境的影響都可以使機器人的肢體和關節發熱。隨之產生的變形、特別是熱膨脹導致：雖然關節姿勢相同，即理論上姿勢的相同，但工具卻已不再處于相同的位置。

因此，例如由專利文獻10?2004024378?A1已知，為了在運行期間采集操縱器的運動學的偏差，需要對操縱器進行相關的測量。在這里，操縱器在有規律的重復校準周期中到達相同的關節姿勢，即理論上相同的姿勢，并借助于操縱器控制的傳感器來采集球狀的參考體。如果檢測到的靜態的參考體相對于操縱器控制的傳感器的位置發生改變，則可以由此確定機器人運動學的變化并進行相應的校正。

除此之外，已知的還有對操縱器的絕對測量，用于校準操縱器，或確定操縱器控制裝置所基于的操縱器模型的參數。如果例如提前離線地規劃工業機器人的軌跡，則該軌跡取決于該模型參數的準確性，即真實的機器人能夠多準確地到達理論上預先給定的位置。為此，專利文獻DE?19826395?A1提出，由靜態的攝像機對操縱器控制的參考體進行檢測，并基于該實際位置與利用模型確定的理論位置的偏差來匹配模型參數。

專利文獻WO?2008/107715?A2提出，利用安裝在機器人臂上的激光追蹤器檢測位于機器人底座上的后向反射體，并由此準確地確定臂相對于基座的位置。

發明內容

本發明的目的在于，改進對操縱器的測量。

本發明的目的通過一種測量裝置和一種方法來實現。根據本發明的用于測量操縱器的測量裝置具有測量體，該測量體具有至少一個特定于測量體的測點，用于確定相對于特定于操縱器的參考點的位置；和與該測量體連接的固定裝置，用于在環境中的固定；其中，設有至少一個與該測量裝置連接的校準點，用于確定相對于環境的位置；和/或至少一個設置在所述固定裝置上的測點。本發明提出了一種裝置或一種方法，用于制造這種測量裝置；本發明還提出了一種具有根據本發明的測量裝置的測量系統；另外，本發明也提出了一種控制裝置、一種計算機程序或計算機程序產品，特別是一種數據載體或一種存儲介質，用于在受到保護的狀態下執行根據本發明的方法。

根據本發明的測量裝置，用于測量操縱器、特別是如工業機器人、服務機器人或輕型機器人那樣的機器人，優選是具有一個或多個控制機器人的傳感器(如照相機或激光追蹤器)的測量機器人，該測量裝置具有測量體該測量體具有一個或多個特定于測量體的測點，用于確定相對于特定于操縱器的參考點的位置，例如工具中心點(“TCP”)。

在一種優選實施方式中，測量體基本上是球狀的，以基本上在所有空間方向上表示的相同條件。在另一優選實施方式中，測量體基本上是立方體，特別是正方體，這一方面可以擇優取向，另一方面便于工作。優選測量體僅具有細微的受熱變形，特別是其線膨脹系數α小于或等于10·10^-6/K，優選使用碳纖維增強塑料CFK來構成測量體。

以下將稱其為測量體測點的特定于測量體的測點例如可以具有傳感器，特別是用于發送或接收電磁輻射的傳感器，如照相機或激光追蹤器，利用該傳感器可以確定相對于如反射標志(例如后向反射體)的特定于操縱器的參考點的位置，尤其是距離。由于測量體優選具有多個測量體測點，因此在一種優選的實施方式中通過做標記來定義相反的測量體測點，例如反射標志，這些測點是通過傳感器，特別是如照相機或激光追蹤器的光學傳感器來檢測的。附加或替代地，還可以通過幾何特征來定義測量體測點，如孔、槽、段等等，優選通過照相機對它們進行拍照，以通過圖像識別來確定測量體測點的位置。

在此，作為位置特別是可以通過笛卡爾距離或笛卡爾坐標在圖像平面中或三維參考系統中描述的一維、二維或三維位置，和/或例如可以通過相對于參考系統或四元數的EULER角(歐拉角)或KARDAN角(卡爾丹角)來描述的方向。點的位置可以相應地包括：例如，該點與參考點的一維距離，該點在參考系統中的三維地點，或可通過六坐標給出的在該點上定義的參考坐標系(例如TCP系統)相對于參考系統的位置和方向。