[發明專利]一種工業機器人三維實時高精度定位裝置及方法

有效

• 申請號: 201310300107.3
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN104298244A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 劉永;時定兵
• 申請（專利權）人: 劉永
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種工業機器人三維實時高精度定位裝置，其特征在于，包括：工業機器人系統（1）、工業計算機（2）和相機單元（3），其中工業計算機（2）包括變權重相機空間定位單元（2-1）、圖像處理單元（2-2）和機器人運動控制單元（2-3），機器人運動控制單元（2-3）包括機器人正運動學單元（2-3-1）和機器人逆運動學單元（2-3-2）兩部分，其中圖像處理單元（2-2）通過變權重相機空間定位單元（2-1）與機器人運動控制單元（2-3）相連；工業計算機（2）通過第一千兆以太網（5）與工業機器人控制器（6）相連接，工業機器人控制器（6）的控制端接入工業機器人系統（1），工業計算機（2）通過第二千兆以太網（4）與相機單元（3）相連；

所述工業機器人系統（1）包括六自由度工業機器人（1-0）、激光發射裝置（1-1）和工裝機構（1-2），其中工裝機構（1-2）的初始端剛性固定在六自由度工業機器人（1-0）的末端，且與六自由度工業機器人（1-0）的前臂共軸；工裝機構（1-2）的末端設置有特征點（1-6）和工具（1-5），特征點（1-6）位于工裝機構（1-2）頂端與其軸線成30°～60°夾角的上斜面，工具（1-5）剛性固定在工裝機構（1-2）的下方；激光發射裝置（1-1）設置在六自由度工業機器人（1-0）前臂，使激光發射裝置（1-1）發射出的激光線投射到工作平臺（1-3）上；

相機單元（3）將實時采集的圖像輸入工業計算機（2）中的圖像處理單元（2-2）進行處理，并將處理結果發送給變權重相機空間定位單元（2-1）；機器人正運動學單元（2-3-1）將當前六自由度工業機器人（1-0）的狀態信息進行處理后發送給變權重相機空間定位單元（2-1）；變權重相機空間定位單元（2-1）對接收到的信息進行綜合處理后發送給機器人逆運動學單元（2-3-2）；機器人逆運動學單元（2-3-2）與工業機器人控制器（6）進行網絡通信發送命令控制六自由度工業機器人（1-0）運動。

2.根據權利要求1所述的工業機器人三維高精度實時定位裝置，其特征在于，所述相機單元（3）為主動相機單元，包括第一相機（3-2）、云臺本體（3-1）、多自由度電機運動單元（3-3）及電機驅動模塊（3-4），其中第一相機（3-2）固定在云臺本體（3-1）上，多自由度電機運動單元（3-3）固定連接在云臺本體（3-1）上，電機驅動模塊（3-4）通過I/O口接入多自由度電機運動單元（3-3）；工業計算機（2）通過第二千兆以太網（4）與相機單元（3）中第一相機（3-2）相連，工業計算機（2）通過總線與相機單元（3）中電機驅動模塊（3-4）進行通信，電機驅動模塊（3-4）根據接收到的命令控制多自由度電機運動單元（3-3）運動從而帶動云臺本體（3-1）及第一相機（3-2）移動。

3.根據權利要求1所述的工業機器人三維高精度實時定位裝置，其特征在于，所述相機單元（3）為多相機單元，包括多個第二相機（3-5）以及與第二相機（3-5）一一對應的支架（3-6），第二相機（3-5）固定設置在對應的支架（3-6）上，且每個第二相機（3-5）均通過第二千兆以太網（4）與工業計算機（2）相連。

4.根據權利要求2所述的工業機器人三維高精度實時定位裝置，其特征在于，所述相機單元（3）中云臺本體（3-1）有1～6個自由度，且每個云臺本體（3-1）上設置兩個以上第一相機（3-2）。