[发明专利]一种高精度空间运动轨迹姿态追踪测量修正方法有效

专利信息
申请号: 201710235176.9 申请日: 2017-04-12
公开(公告)号: CN106949908B 公开(公告)日: 2023-05-23
发明(设计)人: 薛光明;孔向东 申请(专利权)人: 温州大学瓯江学院
主分类号: G01C25/00 分类号: G01C25/00
代理公司: 温州金瓯专利事务所(普通合伙) 33237 代理人: 吴万华
地址: 325000 浙江省温州市瓯海*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 高精度 空间 运动 轨迹 姿态 追踪 测量 修正 方法
【说明书】:

一种高精度空间运动轨迹姿态追踪测量修正方法。其特征在于:包括测量球模块、激光测量模块,所述测量球模块包括支撑杆、三轴姿态角传感器、测量球、第一主控制器;所述激光测量模块包括底座支架、安装板、4个激光位移传感器、第二主控制器。其优点在于将激光测量模块置于机器人执行末端工作运行轨迹上的某个点位置,测量球模块安装在机器人末端执行器,随着机器人末端执行器重复轨迹时,测量球模块均会经过激光测量模块,每经过一次,就进行一次空间坐标测量,对机器人末端执行器的运行轨迹误差进行一次修正,从而消除惯性测量带来的累计误差,提高运动轨迹追踪测量精度,保证运动轨迹的长期稳定性。

技术领域

发明涉及一种高精度空间轨迹姿态追踪技术领域,具体涉及一种高精度空间运动轨迹姿态追踪测量修正方法。

背景技术

多自由度工业机器人执行末端的空间运行轨迹及其姿态是工业机器人的一项非常重要的技术指标,但是由于目前缺乏工业机器人执行末端的空间运行轨迹及其姿态理想检测装置,难以实现工业机器人执行末端的空间运行轨迹及其姿态的在线实时精确追踪和测量,从而使目前工业机器人无法通过直接测量执行末端运行轨迹和姿态来实现全闭环伺服控制来达到较高的控制精度,而只能依靠半闭环伺服控制和极高的机械精度来保证执行末端的空间运行轨迹及其姿态精度,因此在控制精度及其控制鲁棒性上受到了极大的限制。

现在工业机器人运行轨迹重复定位精度测量主要采用激光跟踪仪对安装在机器人机械臂末端的反射球的球心空间坐标位置进行实时在线跟踪测量来实现运动轨迹的全轨迹测量,空间轨迹检测定位精度高,响应速度快,并且可同时测出空间运行线速度和加速度。但该设备价格昂贵,高达数十万欧元,且测试空间轨迹存在激光探测盲区,测量装置结构复杂,体积庞大,测试过程繁琐,因此只能应用于检测站实验室标定,而无法直接集成到工业机器人的现场在线轨迹测量反馈系统中。近年来,随着惯性检测技术的发展,出现了一些基于惯性传感器的空间轨迹检测装置,相对于激光跟踪仪惯性空间轨迹检测装置具有成本低、体积小、易于集成等优点。但是,由于惯性传感器的工作原理决定了其测量过程会存在较大的累计误差,当长时间测量时其累计误差会达到无法接受的程度。而目前对于惯性控制轨迹测量结果的修正大多采用GPS或机器视觉来进行辅助修正,其修正精度不高,从而使其难以满足工业机器人的控制精度要求。

发明内容

为了克服背景技术的不足,本发明提供一种高精度空间运动轨迹姿态追踪测量修正方法,解决现有装置修正精度不高,难以满足工业机器人控制精度要求的问题。

本发明所采用的技术方案: 一种高精度空间运动轨迹姿态追踪测量修正方法,涉及机器人末端执行器、机器人控制器及一种高精度空间运动轨迹姿态追踪测量修正装置;所述高精度空间运动轨迹姿态追踪测量修正装置包括测量球模块、激光测量模块;所述测量球模块包括支撑杆、三轴姿态角传感器、测量球、第一主控制器,所述支撑杆一端安装在机器人末端执行器,另一端连接测量球,所述三轴姿态角传感器安装在支撑杆连接测量球的一端,且处于测量球的中心位置;所述激光测量模块放置在机器人末端执行器工作运行轨迹的任意测量点位置,包括底座支架、安装板、4个激光位移传感器、第二主控制器,所述安装板固定在底座支架,其中3个激光位移传感器安装在所述安装板的其中一侧面,剩下的1个激光位移传感器安装在所述安装板的另一侧面,4个激光位移传感器的测量光轴相交于一个交点,且各个激光位移传感器到该交点的距离均相等;所述三轴姿态角传感器连接第一主控制器,第一控制器通过数据通讯模块连接第二主控制器,4个所述激光位移传感器通过AD转换模块连接第二主控制器, 所述第二主控制器连接机器人控制器;所述测量球模块能伸入激光测量模块,并将测量球与激光位移传感器测量光轴的交点重合;

其工作包括如下步骤:S1:将测量球模块安装到机器人末端执行器上,并将激光测量模块放置在工作运行轨迹边上的某个空间测量点位置固定,并通过通讯电缆将其与机器人控制器相连接,并将激光测量模块中4个激光位移传感器的测量光轴相交的交点作为测量系统坐标的原点;

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