[實用新型]一種高精度空間運動軌跡姿態(tài)追蹤測量修正裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720377742.5
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN206618426U
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛光明;孔向東
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州大學甌江學院
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 溫州金甌專利事務(wù)所(普通合伙)33237
• 代理人: 吳萬華

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種高精度空間軌跡姿態(tài)追蹤技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度空間運動軌跡姿態(tài)追蹤測量修正裝置。

背景技術(shù)

多自由度工業(yè)機器人執(zhí)行末端的空間運行軌跡及其姿態(tài)是工業(yè)機器人的一項非常重要的技術(shù)指標，但是由于目前缺乏工業(yè)機器人執(zhí)行末端的空間運行軌跡及其姿態(tài)理想檢測裝置，難以實現(xiàn)工業(yè)機器人執(zhí)行末端的空間運行軌跡及其姿態(tài)的在線實時精確追蹤和測量，從而使目前工業(yè)機器人無法通過直接測量執(zhí)行末端運行軌跡和姿態(tài)來實現(xiàn)全閉環(huán)伺服控制來達到較高的控制精度，而只能依靠半閉環(huán)伺服控制和極高的機械精度來保證執(zhí)行末端的空間運行軌跡及其姿態(tài)精度，因此在控制精度及其控制魯棒性上受到了極大的限制。

現(xiàn)在工業(yè)機器人運行軌跡重復定位精度測量主要采用激光跟蹤儀對安裝在機器人機械臂末端的反射球的球心空間坐標位置進行實時在線跟蹤測量來實現(xiàn)運動軌跡的全軌跡測量，空間軌跡檢測定位精度高，響應(yīng)速度快，并且可同時測出空間運行線速度和加速度。但該設(shè)備價格昂貴，高達數(shù)十萬歐元，且測試空間軌跡存在激光探測盲區(qū)，測量裝置結(jié)構(gòu)復雜，體積龐大，測試過程繁瑣，因此只能應(yīng)用于檢測站實驗室標定，而無法直接集成到工業(yè)機器人的現(xiàn)場在線軌跡測量反饋系統(tǒng)中。近年來，隨著慣性檢測技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些基于慣性傳感器的空間軌跡檢測裝置，相對于激光跟蹤儀慣性空間軌跡檢測裝置具有成本低、體積小、易于集成等優(yōu)點。但是，由于慣性傳感器的工作原理決定了其測量過程會存在較大的累計誤差，當長時間測量時其累計誤差會達到無法接受的程度。而目前對于慣性控制軌跡測量結(jié)果的修正大多采用GPS或機器視覺來進行輔助修正，其修正精度不高，從而使其難以滿足工業(yè)機器人的控制精度要求。

實用新型內(nèi)容

為了克服背景技術(shù)的不足，本實用新型提供一種高精度空間運動軌跡姿態(tài)追蹤測量修正裝置，解決現(xiàn)有裝置修正精度不高，難以滿足工業(yè)機器人控制精度要求的問題。

本實用新型所采用的技術(shù)方案：一種高精度空間運動軌跡姿態(tài)追蹤測量修正裝置，涉及機器人末端執(zhí)行器及機器人控制器；包括測量球模塊、激光測量模塊；所述測量球模塊包括支撐桿、三軸姿態(tài)角傳感器、測量球、第一主控制器，所述支撐桿一端安裝在機器人末端執(zhí)行器，另一端連接測量球，所述三軸姿態(tài)角傳感器安裝在支撐桿連接測量球的一端，且處于測量球的中心位置；所述激光測量模塊放置在機器人末端執(zhí)行器工作運行軌跡的任意測量點位置，包括底座支架、安裝板、4個激光位移傳感器、第二主控制器，所述安裝板固定在底座支架，其中3個激光位移傳感器安裝在所述安裝板的其中一側(cè)面，剩下的1個激光位移傳感器安裝在所述安裝板的另一側(cè)面，4個激光位移傳感器的測量光軸相交于一個交點，且各個激光位移傳感器到該交點的距離均相等；所述三軸姿態(tài)角傳感器連接第一主控制器，第一控制器通過數(shù)據(jù)通訊模塊連接第二主控制器，4個所述激光位移傳感器通過AD轉(zhuǎn)換模塊連接第二主控制器, 所述第二主控制器連接機器人控制器；所述測量球模塊能伸入激光測量模塊，并將測量球與激光位移傳感器測量光軸的交點重合。

所述支撐桿采用磁性材料，所述支撐桿與測量球之間通過磁性連接。

所述支撐桿連接測量球的一端呈錐形結(jié)構(gòu)。

所述支撐桿中心設(shè)有通孔，呈中空結(jié)構(gòu)。

所述支撐桿一端設(shè)有法蘭，與機器人末端執(zhí)行器通過法蘭連接。

所述底座支架固定安裝在一個磁力座上。

所述安裝板上設(shè)有防撞板，彈性支撐件；所述防撞板通過彈性支撐件安裝在安裝板上，且其中心開設(shè)有與激光位移傳感器的交點對應(yīng)的開口，且開口略大于支撐桿，可供支撐桿穿過；所述安裝板還設(shè)有光電開關(guān)，所述光電開關(guān)連接第二主控制器。

所述安裝板上還設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器通過變送器連接第二主控制器。

所述數(shù)據(jù)通訊模塊為藍牙通訊模塊。

所述三軸姿態(tài)角傳感器、第一主控制器、數(shù)據(jù)通訊模塊均通過鋰電池供電電源模塊進行供電。

本實用新型的有益效果是：將激光測量模塊置于機器人執(zhí)行末端工作運行軌跡上的某個點位置，測量球模塊安裝在機器人末端執(zhí)行器，隨著機器人末端執(zhí)行器重復軌跡時，測量球模塊均會經(jīng)過激光測量模塊，每經(jīng)過一次，就進行一次空間坐標測量，對機器人末端執(zhí)行器的運行軌跡誤差進行一次修正，從而消除慣性測量帶來的累計誤差，提高運動軌跡追蹤測量精度，保證運動軌跡的長期穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例高精度空間運動軌跡姿態(tài)追蹤測量修正裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例測量球模塊與激光測量模的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型實施例測量球模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。