[發明專利]安裝在柔性臂上的機器人臂的動態補償

在審

• 申請號: 201780056460.8
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN109715349A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 馬克·皮瓦茨
• 申請（專利權）人: 快磚知識產權私人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;G05B19/4097;G01S17/42;G05B19/401
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 王娟;楊明釗

描述了一種對支撐伸縮鉸接吊臂組件的底座的控制系統，該伸縮鉸接吊臂組件通常在15處被指示，包括長伸縮吊臂17和伸縮桿19。安裝到桿19的遠端21的是支撐6軸機器人臂25的頭部23形式的末端執行器，該機器人臂25移動另一末端執行器27以操縱物品。機器人臂25具有機器人底座31，并且安裝在機器人底座31上方的是6自由度(6DOF)高數據速率位置傳感器33形式的第一目標，其向控制系統提供相對于固定地面基準35的6DOF位置坐標。在緊鄰末端執行器27上方的機器人臂25的末端上安裝的是6自由度(6DOF)高數據速率位置傳感器37形式的第二目標，其向控制系統提供相對于固定地面基準35的6DOF位置坐標。固定地面基準35跟蹤傳感器33并將數據饋送到控制系統，以在機器人臂的工作范圍內以慢速動態響應來移動頭部，并跟蹤傳感器37以用快速動態響應來控制機器人臂25和末端執行器27的移動。

技術領域

本發明涉及在柔性臂上的末端執行器的控制，且尤其是涉及在柔性臂例如吊臂上的末端執行器的位置的改進的控制。本發明具有特定應用，其中機器人在大區域上工作并且需要高精度。

背景技術

背景技術的下面的討論僅意欲便于對本發明的理解。應該認識到，所述討論不是對于所提到的任何材料是在本申請的優先權日時的公知常識的一部分的確認或承認。

下面的定義適用于在整個本專利說明書中使用的術語。機器人臂是可編程機械操縱器。在本說明書中，機器人臂包括多軸關節臂、并行運動機器人(例如Stewart平臺、Delta機器人)、球形幾何機器人、Cartesian機器人(具有直線運動的正交軸機器人)等。

吊臂是細長支撐結構，諸如有或沒有桿或鏟斗、有或沒有伸縮元件的回轉吊臂、伸縮吊臂、伸縮鉸接吊臂。示例包括起重機吊臂、推土機吊臂、卡車起重機吊臂，其都有或沒有線纜支撐的或線纜加固的元件。吊臂還可以包括高架門架結構或吊臂門架或受控拉伸桁架(吊臂可以不是吊臂，而是多線纜支撐的并行運動起重機(見PAR系統，拉伸桁架-Chernobyl起重機))或可在空間中平移位置的其他可移臂。

末端執行器是設計成與環境交互的在機器人臂的末端處的設備。末端執行器可以包括夾持器、噴嘴、噴砂器、噴槍、扳手、磁鐵、焊炬、割炬、鋸、銑刀、輥切機、液壓剪機等。

TCP是工具中心點的縮寫。這是在末端執行器(或工具)上的位置，末端執行器的位置和定向定義了受控對象的坐標。它通常位于運動鏈的遠端處。運動鏈指在機器人臂的底座和末端執行器之間的連桿的鏈及它們的關節。

CNC是計算機數控的縮寫，用于通過計算機/處理器/微控制器執行的預先編程的機器控制命令序列來實現機器的自動化。

在CNC控制系統中的坐標變換的應用通常被執行，以允許按照方便的坐標系編程。它也被執行，以當夾持在CNC機加工中心上的虎鉗或夾具中時允許工件位置誤差的校正。

這些坐標變換通常在靜態意義上被應用，以解釋靜態坐標轉換或糾正靜態誤差。

機器人和CNC機器按照方便的笛卡爾坐標系被編程，且運動變換用于將笛卡爾坐標轉換為關節位置，以移動機器人或CNC機器的姿勢。

實時地測量靠近TCP的機器人臂末端執行器的位置提高了機器人的準確度。這在用于探測和鉆孔的機器人上的靜態末端執行器上被執行。這通過以下的多步驟過程來實現的：移動到編程位置、進行位置測量、計算校正向量、將補償向量添加到編程位置、且然后將TCP移動到新位置。這個過程不是硬實時地完成的，且依賴于靜態機器人臂姿勢。