[發明專利]一種關節式示教臂及基于該示教臂的示教方法

在審

• 申請號: 201811091356.5
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN110919639A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 王丹;王玉珍
• 申請（專利權）人: 華東至正工業自動化（常熟）有限公司
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及工業機器人技術領域，公開了一種關節式示教臂及基于該示教臂的示教方法，包括示教臂法蘭盤、示教臂法蘭盤底臂、第一示教臂關節、示教臂中臂、第二示教臂關節、示教臂上臂以及第三示教臂關節，示教臂法蘭盤底臂的底部焊接有示教臂法蘭盤，示教臂法蘭盤底臂的頂部通過第一示教臂關節活動連接示教臂中臂，示教臂中臂通過第二示教臂關節活動連接示教臂上臂，示教臂通過示教臂法蘭盤安裝在機器人的法蘭盤上組成串聯式示教，本發明提出串聯式示教和并聯式示教兩種新穎的示教方法，借助于示教機械臂，解決傳統示教盒示教這種方法示教效率低，交互性差，對操作人員編程要求高等問題，使得示教過程更為簡單，方便。

技術領域

本發明涉及工業機器人技術領域，特別涉及一種關節式示教臂及基于該示教臂的示教方法。

背景技術

工業機器人廣泛應用于焊接，噴涂，打磨拋光，碼垛等工業領域，傳統示教盒對于復雜軌跡的示教不友好，示教時間長，難度高。工業上亦可采用離線示教的方式來對復雜軌跡進行示教，然而離線編程需要提供準確的三維模型，同時需要機器人有較高的絕對定位精度，后續軌跡調整過程復雜且不直觀。借助于第三方輔助示教裝置，改變傳統示教方法來簡化現有示教過程具有急切的現實需求。

發明內容

發明的目的在于提供一種關節式示教臂及基于該示教臂的示教方法，，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種關節式示教臂，包括示教臂法蘭盤、示教臂法蘭盤底臂、第一示教臂關節、示教臂中臂、第二示教臂關節、示教臂上臂以及第三示教臂關節，所述示教臂法蘭盤底臂的底部焊接有示教臂法蘭盤，所述示教臂法蘭盤底臂的頂部通過第一示教臂關節活動連接示教臂中臂，示教臂中臂通過第二示教臂關節活動連接示教臂上臂，示教臂上臂遠離第二示教臂關節的一端連接有第三示教臂關節，示教臂通過示教臂法蘭盤安裝在機器人的法蘭盤上組成串聯式示教，機器人安裝在底座上。

進一步地，第一示教臂關節、第二示教臂關節以及第三示教臂關節均設置有編碼器，編碼器與上位機PC電連接，上位機PC與機器人控制器電連接。

進一步地，編碼器選擇RS485異步串行通訊，采取輪詢的方式進行數據采集。

進一步地，底座的坐標系為O，機器人與示教臂連接的末端的坐標系為A，示教臂與機器人連接的末端的坐標系為B，示教臂遠離機器人的一端的坐標系為C。

本發明提供另一種技術方案：一種關節式示教臂的示教方法，包括如下步驟：

步驟一：串聯式示教過程中機器人處于靜止狀態，通過讀取示教器上各個關節的角度，計算得到機器人的末端位姿；

步驟二：后將示教臂連接機器人，通過人手拖動示教臂畫出實際需要的軌跡，在此過程中示教臂各關節編碼器采集數據；

步驟三：后經過上位機PC數據處理得到示教軌跡。

進一步地，機器人末端位姿矩陣相對于其基坐標系的其次變換矩陣為：

其中為機器人關節i相對于關節i-1的其次變換矩陣，

示教臂末端位姿矩陣相對其基坐標末端位姿矩陣的其次變換矩陣為：

其中為示教臂關節i相對于關節i-1的其次變換矩陣，

示教臂末端位姿相對于機器人基坐標系的變換矩陣為：

進一步地，示教方式還包括并聯式，將機器人與示教臂在空間中平行放置，其步驟包括：