[發明專利]一種基于電磁編碼器的機器人零位標定方法

在審

• 申請號: 201611165320.8
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106625594A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 哲境;何杏興;丁朝景;楊睿;張亞;邵和新
• 申請（專利權）人: 南京熊貓電子股份有限公司;南京熊貓電子裝備有限公司;南京熊貓儀器儀表有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于工業機器人的標定方法，特別是一種基于電磁編碼器的機器人零位標定方法。

背景技術

由于機器人在加工制造和裝配過程中，不可避免地帶來結構參數的誤差，使得末端執行器位姿產生誤差。同時，在實際應用機器人作業過程中，會由于碰撞、磨損、拆裝維護等諸多原因而影響機器人精度。因此，對機器人的結構參數進行標定，以獲得更加精確的結構參數值，對于提高機器人的位姿精度是非常重要的。

在影響機器人絕對定位精度的因素中，零位誤差所占比重高達97％，成為首要解決的機器人誤差因素。機器人零位誤差是指機器人各活動關節在初始位置(即機器人零位值)時的相對誤差值。機器人零位標定的目標則是對零位誤差值進行辨識和補償。當前的機器人零位標定方法主要可分為兩類，一類是通過算法辨識的方法，即首先建立零位誤差的誤差模型，再借助外界測量設備或幾何約束關系對誤差進行離線或在線辨識；另一類零位標定方法是通過機器人處于零位值時的幾何關系(水平或垂直)確定零位值，采用的軸銷定位方法，這種方法需要事先在機器人本體上加工出各軸對應的對準孔(或輔助工裝)，機器人零位校準時依次移動機器人的1～6個關節，靠插入定位銷的方式實現機器人零位的校準。以上兩種方法中，前一種方法雖然精度較高，但操作過程繁復、測量設備昂貴等方面的原因一般用于科研活動中，后一種方法則原理簡單、方法實用。

雖然后一種方法操作簡便，但需要事先對機器人的定位孔或定位面進行加工，校準時需要不斷調整機器人關節，整個過程十分耗時且精度遠不及前一種方法。

發明內容

發明目的：為解決現有技術的不足，提出一種精確、省時的機器人零位標定方法。

技術方案：一種基于電磁編碼器的機器人零位標定方法，包括以下步驟：

(1)調整機器人1軸至初始零位置，在機器人1～6軸的相應位置分別安裝電磁編碼器，安裝時使各電磁編碼器的X軸及Y軸分別與機器人建模坐標系的X軸和Y軸平行；

(2)調整機器人的2軸使其坐標系的X軸至水平狀態，即使第二電磁編碼器的X軸θ角讀數顯示為0，并記錄Y軸的γ角讀數R；

(3)鎖定機器人2～6軸，將機器人1軸從初始位置轉動180°，記錄第一電磁編碼器X軸的讀數λ；

(4)將機器人1軸返回至初始零位置，2軸移動至λ/2角位置，將此位置設為第二電磁編碼器的參考零位，并將此位置確定為2軸的零位；

(5)保證機器人6軸法蘭上的第六電磁編碼器的X軸及Y軸與機器人建模坐標系的X軸和Y軸之間的平行關系，通過參數辨識的方法獲得3～6軸的零位偏差；

(6)利用步驟(1)～(5)獲得的機器人零位偏差，對機器人進行零位補償，完成標定。

進一步的，步驟(1)所述的機器人2軸建模坐標系的Z軸與機器人2軸關節軸線到3軸關節軸線的公垂線方向平行，Y軸與機器人2軸關節軸線平行，X軸參考右手定則確定。

進一步的，步驟(2)所述的機器人初始位置傾角θ角和γ角為沿X軸和Y軸的底面傾斜角。

進一步的，步驟(5)所述的機器人6軸建模坐標系的X軸及Y軸或Y軸及X軸分別與6軸關節軸線及5軸關節軸線平行，Z軸參考右手定則確定。

進一步的，步驟(1)至步驟(6)所述機器人1～6軸分別為實現機器人1～6個自由度的底座關節、肩關節、大臂關節、肘關節、小臂關節和手腕關節。

該機器人零位標定方法采用電磁編碼器，并且每個軸上都設置有該電磁編碼器，這樣可以更精確的采集各個軸的位姿狀態，進而使得機器人零位標定更為精確；采用該方法進行零位標定后，采集的機器人各軸的數據經控制器處理，可以更精準控制機器人的狀態。

有益效果:由于磁力線可以穿透污染，因而編碼器內部不受灰塵、油污和水汽的影響，傳感器與碼盤的距離最大可達3mm，碼盤及其堅固，所有電子部件灌膠密封，因而不怕振動沖擊，適合于機器人苛刻工況下的應用；且僅需進行幾步操作即可實現整個機器人的零位標定，并可提高機器人的零位對準精度，節省了零位標定的操作時間。

附圖說明

圖1為本發明方法所用的機器人及電磁編碼器的安裝示意圖。

圖2為本發明的電磁編碼器磁極發射原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。