[发明专利]一种基于三维力传感器的工业机器人标定装置及标定方法

说明书

一种基于三维力传感器的工业机器人标定装置及标定方法，装置有标定测量组件安装在机器人末端法兰上，标定球组件固定在机器人工作空间内，标定测量组件有连接底板，固定安装在连接底板一端的三维力传感器，通过螺栓固定安装在三维力传感器上端的测量球结构，连接底板的另一端形成有法兰安装结构；标定球组件有固定底座，固定安装在固定底座上端的连接件，通过螺栓固定安装在连接件上端且与测量球结构相对应的标定球结构。方法：安装标定测量组件和标定球组件；多次操作工业机器人使标定测量组件和标定球组件接触，记录每一次的接触力，根据记录建立标定约束方程，求得工业机器人运动学参数误差向量。本发明结构简单、标定方法操作步骤简单、标定精度高。

技术领域

本发明涉及一种工业机器人标定装置。特别是涉及一种基于三维力传感器的工业机器人标定装置及标定方法。

背景技术

随着机器人技术在各行各业中的广泛应用，业界对工业机器人的重复定位精度和绝对定位精度要求也越来越高。特别是离线编程技术的发展要求机器人必须具备很高的绝对定位精度。目前的工业机器人重复定位精度都比较高，一般在0.1mm以下，然而，绝对定位精度却很低，并且每台机器人的差别较大，严重制约了工业机器人的应用范围。研究表明，对于具有较高重复定位精度的机器人，可以通过运动学参数标定有效提高机器人的绝对定位精度，因此运动学参数标定已经成为机器人领域的研究热点。

运动学参数标定是指应用先进的测量设备和基于模型的参数辨识方法辨识出机器人模型的准确参数，从而提高机器人定位精度的过程，它包括：建模、测量、参数辨识和补偿四个步骤。传统的标定方法所建立的标定模型复杂，数据测量一般要借助激光跟踪仪、三坐标测量机、球杆仪等昂贵的精密测量仪器，并且涉及机器人基础坐标系与测量系统坐标系间的变换，容易引入外来误差，标定精度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单、制造成本低、标定精度高的基于三维力传感器的工业机器人标定装置及标定方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于三维力传感器的工业机器人标定装置，包括标定测量组件和标定球组件，所述的标定测量组件安装在机器人末端法兰上，所述的标定球组件固定在机器人工作空间内，其中，所述的标定测量组件包括有连接底板，固定安装在所述连接底板一端的三维力传感器，以及通过螺栓固定安装在所述三维力传感器上端的测量球结构，所述连接底板的另一端形成有用于与所述机器人末端法兰相连接的法兰安装结构；所述的标定球组件包括有固定底座，固定安装在所述固定底座上端的连接件，以及通过螺栓固定安装在所述连接件上端且与所述的测量球结构相对应的标定球结构。

所述的法兰安装结构包括有一体连接在所述连接底板的与所述机器人末端法兰相对应处的凸起，所述的凸起处向内凹进的形成有用于嵌入所述机器人末端法兰的凹槽，所述凹槽的底面上形成有用于与所述末端法兰固定连接的且贯穿连接底板的连接孔。

所述的测量球结构和标定球结构结构相同，包括有构成测量球结构中的测量球或构成标定球结构中的标定球的球体，固定连接在所述球体下端的连接杆，以及固定连接在所述连接杆下端的用于通过螺栓与所述的三维力传感器或所述的连接件固定连接的连接板，所述连接板上形成有用于插入螺栓的贯通孔。

所述的三维力传感器的量程为0-5Kg，输出灵敏度为1.0±10％mV/V。

一种基于三维力传感器的工业机器人标定装置的标定方法，包括以下步骤：

1)将所述标定测量组件安装在工业机器人末端法兰上；

2)将所述标定球组件固定在工业机器人的工作空间内；