[发明专利]一种六轴多关节工业机器人的校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种六轴多关节工业机器人的校准装置及方法，特别涉及一种基于多个尖形标靶的六轴多关节工业机器人的校准装置及方法。

背景技术

六轴多关节工业机器人由控制器根据运动学模型实行位置和姿态控制，实现各种运动。由于工业机器人各关节机械零件的制造误差或者使用过程中的磨损，导致在工业机器人的控制器程序中的运动学模型参数和工业机器人实际的运动学模型参数存在偏差，从而产生工业机器人的位置和姿态控制误差。为此，必须经常给工业机器人进行校准，修正工业机器人运动学模型参数值，以便提高工业机器人的定位精度。

六轴多关节工业机器人生产企业一般采用激光跟踪仪进行工业机器人校准，校准效果好，但是成本高昂。工业机器人生产企业和使用单位迫切需要成本低廉的机器人校准装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种六轴多关节工业机器人(即6R机器人)的校准装置及方法。该校准装置成本低廉，结构简单，容易制造，该校准方法步骤简单。

为实现本发明所述目的，本发明提供一种六轴多关节工业机器人的校准装置，包括尖形工具、尖形标靶、标靶固定架，其中尖形工具总计一个，被安装固定在六轴多关节工业机器人的末端，而尖形标靶至少有三个，被分散的固定在标靶固定架上，此外标靶固定架被固定安放在工业机器人附近，使得尖形标靶顶尖的所处位置均在工业机器人的工作范围内。为保证尖形工具和尖形标靶两者顶尖对齐时，六轴多关节工业机器人末端的尖形标靶顶尖位置的准确性，本发明的尖形工具(3)和尖形标靶(2)的顶尖圆弧半径均小于或等于0.5mm。

一种六轴多关节工业机器人的校准方法，其工作步骤是：

a)操纵工业机器人，使其末端尖形工具的顶尖依次对准各个尖形标靶的顶尖，并依次记录对应的工业机器人各个关节转角；

b)改变标靶固定架的位置和姿态后，再次操纵工业机器人，使其末端尖形工具的顶尖依次对准各个尖形标靶的顶尖，并依次记录对应的工业机器人各个关节转角；

c)重复步骤b)，使得步骤b)进行一次或一次以上；

d)以前述步骤中标靶固定架在不同位置和姿态时，任何相同两个尖形标靶的顶尖之间的距离相等这一准则进行工业机器人的运动学模型参数优化计算，从而完成工业机器人的校准。

本发明中，步骤d)是一个优化计算，“任何相同两个尖形标靶的顶尖之间的距离相等”这一准则可以转换为“任何相同两个尖形标靶的顶尖之间的距离差值尽可能小”，再配合使用优化算法即可以实现工业机器人运动学模型参数计算。

本发明是一种六轴多关节工业机器人的校准装置及方法，该校准装置容易制造和安装，成本低，该校准方法步骤简单，容易实现。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

其中1为标靶固定架，2为尖形标靶，3为尖形工具，4为工业机器人。

具体实施方式

如图1所示，本具体实施例包括三个部分：尖形工具3、尖形标靶2、标靶固定架1，其中尖形工具3总计一个，被安装固定在六轴多关节工业机器人4的末端，而尖形标靶2有二十个，被分散的固定在标靶固定架1上，此外标靶固定架1被固定安放在工业机器人4附近，使得所有尖形标靶2顶尖的所处位置均在工业机器人4的工作范围内。

尖形工具3包含底板和锥形体，两者由焊接连接。其中，底板用于和工业机器人4的末端连接；锥形体底部直径为30mm，高度为60mm，采用车削加工得到。该锥形体的顶点作为尖形工具3的顶尖，该顶尖的圆弧半径为0.2mm。

尖形标靶2为锥形体，底部直径为30mm，高度为60mm，焊接固定在标靶固定架1上。尖形标靶2的顶尖的圆弧半径为0.2mm。

标靶固定架1为四面体，成笼状，用边厚为5mm、边长为50mm的角钢焊接制成。

本具体实施例的采用的校准方法包含如下工作步骤：

a)操纵工业机器人4，使其末端尖形工具3的顶尖依次对准各个尖形标靶2的顶尖，并依次记录对应的工业机器人4各个关节转角；

b)改变标靶固定架1的位置和姿态后，再次操纵工业机器人4，使其末端尖形工具3的顶尖依次对准各个尖形标靶2的顶尖，并依次记录对应的工业机器人4各个关节转角；

c)重复步骤b)，使得步骤b)累计进行四次；

d)以前述步骤中标靶固定架1在不同位置和姿态时，任何相同两个尖形标靶2的顶尖之间的距离相等这一准则进行工业机器人4的运动学模型参数优化计算，从而完成工业机器人4的校准。