[發明專利]機器人引導的測量裝置

有效

• 申請號: 201380046966.2
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN104602871B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 迪特瑪爾·恰尼特;斯蒂芬·羅特
• 申請（專利權）人: 庫卡羅伯特有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 黃艷

技術領域

本發明涉及一種機器人引導的測量裝置以及一種用于對機器人進行動態的6D測量的方法，一種用于校準這種測量裝置的方法以及一種用于這種測量裝置的測量儀器。

背景技術

基于各種原因，需要事先或在運行中對機器人進行六維測量：由此可以例如檢查定位精度，補償溫度波動、彈性和/或磨損，或者對機器人控制器、特別是關節驅動控制器進行校準。為了更緊湊地表述，在本發明中也將調節器概括地稱為控制器。如果只考慮調節回路部分，則在一種實施方式中是以優選位于前面的發射器模塊來控制優選后續的接收器模塊。如果由發送器-接收器線路獲得用于最優化地使額定值偏差最小化的回路，則該回路特別就是本發明意義下的調節器。

在本發明中，六維(“6D”)測量特別是指優選在笛卡爾坐標系、柱坐標系或球坐標系中確定三維地點(Lage，位置)、特別是地點向量a，以及特定于機器人的參考坐標系(例如TCP)相對于特定于機器人基部或周圍環境的坐標系的三維方向，特別是萬向角或歐拉角(Ψ，θ，)。這種6D測量特別是可以提供例如以下形式的所謂增廣變換矩陣(erweiterte Transformationsmatrix)、D-H矩陣(Denavit-Hartenberg-Matrix，德納維特-哈藤伯格矩陣)等，

當然，特定于機器人的參考坐標系的地點和方向同樣可以利用四元數等來描述，就此而言，上述矩陣僅用于特定于機器人的坐標系和特定于周圍環境的坐標系之間的轉換舉例。

為了對機器人進行測量，在企業內部的實踐當中是使用多個所謂的激光追蹤器。這些激光追蹤器通過激光干涉測量(laserinterferometrisch)來檢測被動標記(passiven Markers，無源標記)的三維位置。只要連續地檢測到三個非共線的標記，就可以確定由這些標記定義的參考坐標系的方向。

但是不利之處在于：在連續地檢測各個標記期間，標記組與激光追蹤器之間的相對運動會導致測量結果失真。這特別是與快速或動態的機器人運動有關：例如，當攜帶著配有標記的參考體的機器人本身在激光追蹤器連續地檢測其標記期間運動時，所得到的標記彼此之間的相對位置是錯誤的，這使得動態6D測量非常困難，甚至在局部不可能實現。本發明的動態測量特別是指在機器人運動期間進行測量。

發明內容

本發明的目的是改進對機器人的測量。

本發明的目的通過具有權利要求1所述特征的機器人引導的測量裝置來實現。權利要求8、10或12分別提出了一種借助這種裝置對機器人進行動態6D測量的方法，一種用于調整這種測量裝置的方法或一種用于這種測量裝置的測量儀器。優選的擴展方案由從屬權利要求給出。

根據本發明的一個方面，機器人引導的測量裝置具有測量儀器，該測量儀器具有三個或多個檢測裝置和用于控制這些檢測裝置的、共有的控制裝置。此外，測量裝置具有：參考體，其具有三個或多個可通過檢測裝置檢測的、非共線的被動標記；和機器人，用于引導測量儀器或參考體。特別是可以將參考體和測量儀器中的其中一個穩定地或非破壞性地、可松脫地固定在機器人上或可固定在機器人上，在此，可以將參考體和測量儀器中的另一個設置或安裝在機器人周圍環境中，特別是在機器人基部上，在機器人艙(Roboterzelle)中，等。在一種實施方式中，機器人具有六個或更多個自由度、特別是轉動自由度或轉動關節。在另一種實施方式中，機器人具有最多、尤其是正好三個或四個自由度。

測量裝置被設計用于特別是光學地檢測被動標記的位置或地點。根據本發明的被動標記特別是指無源的(energielosen，無能量的)標記或無源的標志，這種標記或標志將檢測裝置所發出的輻射、特別是光輻射優選定向地回射或反射到檢測裝置上。相應地，檢測裝置特別是可以具有光發送和/或接收裝置，特別是激光追蹤器。

檢測裝置在測量儀器的由一部分或多部分組成的共同的殼體中是可轉動的。在此特別理解為：檢測裝置圍繞一個或多個、優選至少兩個軸可轉動地支承在殼體中，并且還可以圍繞這些軸特別是被(電)驅動地觸發或調整。在一種實施方式中，至少兩個檢測裝置在殼體中可以2D(二維)萬向地轉動。在此特別理解為：檢測裝置的框架或殼體可以圍繞第一軸相對于測量儀器的共同殼體轉動，而檢測裝置的光發送和/或接收裝置可以圍繞第二軸相對于檢測裝置的框架或殼體特別是獨立地轉動。

至少一個第三檢測裝置可以在測量儀器的共同殼體中同樣2D萬向地轉動，在此，該共同殼體可以特別是通過三腳架固定地或不運動地支承或設置在周圍環境中或機器人上。