[實用新型]一體式機器人零位三維位姿校準系統

有效

• 申請號: 201822044536.X
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN209491778U
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 上海礪晟光電技術有限公司
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型設計了一種機器人零位三維位姿校準系統，包括：反射體、校準器、電纜、控制器，所述的校準器是一體式的，它可以同時產生三束互相垂直的激光束并在空間相交于一點；當機器人的操作臂帶動反射體到達該交點之處之后，三束激光束可以測量出反射體的表面到校準器的工作面之間的距離，由此可以同時實現機器人零位的三維位置與姿態校準。

技術領域

本實用新型涉及的是一種機器人零位校準裝置，具體地，是一種一體式的機器人零位三維位姿校準裝置。

背景技術

機器人是一種開環的運動學結構，通過角度測量裝置(通常是增量式碼盤)得到關節轉動的角度值，通過機器人運動學模型得到當前機器人末端執行器的空間位姿。由于在機器人生產過程中機械制造與裝配、編碼器、運動控制等環節均不可避免地存在各種誤差，在機器人的使用過程中的重力形變、熱變形、間隙和磨損以及其他隨機誤差等，機器人末端的實際空間位姿與理想值相比通常存在較大偏差，從而影響機器人的運動精度。因此，對機器人末端的實際運動精度進行精確測試，是目前所有機器人生產過程中的不可或缺的環節。其中，機器人零位三維位置與姿態校準是一種行之有效的校準方式。

目前行業內已經出現一些高精度的機器人零位三維重復定位精度測試系統，例如“一種工業機器人重復定位精度測量裝置”(2014101018958)、“一種用于測量工業機器人重復定位精度的測試系統”(2015100985690)、一種機器人三維重復定位精度測試系統(2017100955567)，主要是采用三個互相正交的激光位移傳感器通過測量機器人末端的某個部位，或者是測量一個隨動的反射體來實現機器人末端零位三維位置的重復精度測量。但是，目前這些方法存在以下問題：

(1)三個傳感器仍然是通過三個單獨的支架來固定，一方面在安裝調試過程中很難保證三個激光位移傳感器互相正交并交于空間中同一點，另一方面在使用過程中很難保證三個支架的位置可靠不變，進而影響三個激光位移傳感器的方向產生偏差，從而降低校準精度。

(2)三個互相垂直的方向上僅有一個一維的位移傳感器，僅能測量機器人末端的三維位置坐標偏差，而不能測量三個方向的姿態角度偏差。

實用新型內容

本實用新型針對目前已有的機器人零位校準系統存在的固定不可靠且不能校準姿態角等弊端，提出一種一體式的機器人零位三維位姿校準系統，可以顯著提高系統的穩定性、顯著提高校準精度和長期工作的穩定性，還可以同時實現機器人零位的三維位置與姿態兩方面參數的校準。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

本實用新型提出一種一體式的機器人零位三維位姿校準系統，所述系統包括：反射體、校準器、電纜、控制器，其特殊之處在于，所述的校準器是一體式的，它可以同時產生三束互相垂直的激光束并在空間相交于一點；當機器人的操作臂帶動反射體到達該交點之處之后，三束激光束可以測量出反射體的表面到校準器的工作面之間的距離，由此可以同時實現機器人零位的三維位置與姿態校準。

本實用新型的機器人零位校準系統的特殊之處還在于，所述的校準器包括校準器本體和傳感器，其中：

所述的校準器本體為一體式結構，具有三個互相垂直的工作平面，圍成一個內凹的測量空間，用于測量反射體的空間位置坐標與姿態角度；

所述的傳感器為激光位移傳感器，數量為6個，每個工作平面布置兩個傳感器，每個工作平面上的兩個傳感器平行布置、距離相同，三個工作平面上的三組傳感器的排列方向也互相垂直，可以分別實現三個方向的姿態角度測量與校準。

本實用新型的機器人零位校準系統的特殊之處還在于，所述的反射體包括連接件、正方體、反射板，其中：

所述的連接件為高剛性材料制成，其結構形式與機器人操作臂的末端安裝形式相一致，可將反射體可靠安裝于機器人操作臂的末端之上；