[发明专利]工业机器人工具坐标校准装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种工业机器人工具坐标校准装置和方法。

背景技术

工业机器人是工业自动化系统中重要的部件之一。通常，需要在工业机器人的机器臂上安装执行具体的制造任务的工具(或称执行器)来进行制造。由于工业机器人工具直接与加工的对象物体相接触，工业机器人末端工具的坐标精度与最终运行的效果高度相关，因此需要提高工业机器人末端工具的坐标精度。

通常，将工具端部相对于工业机器人末端坐标系的坐标的校准或标定称为对工具坐标校准。在实际应用中，工具以及夹具的微小变化都会使得工业机器人的工具坐标不准确，而工具末端中心点位置的误差将影响到机器人工具的位置及姿态，从而导致应用过程中运动的偏差，致使具有高精度需求的工业机器人应用无法顺利完成。为了校准工具坐标，通常需要通过人工将工具的末端移动到一个由例如圆锥体尖端标识的位置(这一过程通常被称为“示教”)。由此使得工业机器人的控制器能够计算获得工具末端的坐标，以实现对于工具坐标的校准。然而，进行人工示教的过程耗时长，且精度得不到保证。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种工业机器人工具坐标校准装置和方法，以自动的方式来进行工具坐标校准中的示教，提高校准效率和校准精度。

第一方面，提供一种工业机器人工具坐标校准装置，包括：

校准磁场产生装置，用于固定在所述工业机器人的工具上，产生校准磁场；

检测装置，用于在预定位置沿三个不同坐标轴方向检测所述校准磁场的强度；以及

控制装置，与所述检测装置和所述工业机器人连接，用于控制所述工业机器人依次沿三个不同坐标轴方向移动到沿对应坐标轴运动时校准磁场检测值最大的位置，并控制所述工业机器人获取对应的移动参数，基于所述移动参数校准工具坐标。

优选地，所述检测装置包括：

基座；

感应线圈；

转动部件，用于将所述感应线圈固定于所述基座，并使得所述感应线圈能相对于所述基座在两个转动自由度范围转动。

优选地，所述转动部件包括：

第一转动关节，与所述基座连接，能以第一转动自由度转动；

第二转动关节，与所述感应线圈的外框连接，能以第二转动自由度转动；

支撑部件，设置于所述第一转动关节和所述第二转动关节之间。

优选地，所述校准磁场产生装置包括：

磁体部件，用于产生所述校准磁场；

固定部件，用于将所述磁体部件与所述工业机器人的工具固定连接。

优选地，所述固定部件适于调节所述磁体部件相对于所述工具的位置。

优选地，所述控制装置用于控制所述工业机器人沿第一坐标轴方向往复运动，并接收检测装置获取的校准磁场的检测值，并控制工业机器人移动到检测装置在第一坐标轴的最大检测值的对应位置，记录所述工业机器人沿第一坐标轴方向的移动参数；

所述控制装置用于控制所述工业机器人以当前位置为起点沿第二坐标轴方向往复运动，并接收检测装置获取的校准磁场的检测值，控制工业机器人移动到检测装置在第二坐标轴的最大检测值的对应位置，记录所述工业机器人沿第二坐标轴方向的移动参数；

所述控制装置用于控制所述工业机器人以当前位置为起点沿第三坐标轴方向往复运动，并接收检测装置获取的校准磁场的检测值，控制工业机器人移动到检测装置在第三坐标轴的最大检测值的对应位置，记录所述工业机器人沿第三坐标轴方向的移动参数。

优选地，所述检测装置包括：

基座；

感应线圈；

转动部件，用于将所述感应线圈固定于所述基座，并根据所述控制装置控制使得所述感应线圈相对于所述基座在两个转动自由度范围转动；

所述控制装置还用于在控制所述工业机器人沿坐标轴方向往复运动前，控制所述转动部件转动以使得所述感应线圈的轴向与对应的坐标轴方向平行。

优选地，所述控制装置用于重复多次控制所述工业机器人依次沿三个不同坐标轴方向移动到沿对应坐标轴运动时校准磁场检测值最大的位置，并控制工业机器人多组移动参数，并基于获取的多组移动参数进行工具坐标校准。

第二方面，提供一种工业机器人工具坐标校准方法，包括：

在所述工业机器人的工具上设置校准磁场产生装置，以产生随工具运动的校准磁场，并在预定位置设置检测装置以检测所述校准磁场；