[实用新型]基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置

说明书

本专利涉及一种基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置，属于高精度检测技术领域。所述装置包括千分表和标准量块，千分表与机器人末端法兰盘刚性连接，将所述标准量块固定在工作台上，同时，使固定于机器人末端法兰盘的千分表顶端与所述标准量块待检测的表面垂直但不接触。本专利还提供了一种借助上述装置校准机器人机械臂几何尺寸精度的校准方法。所述装置和方法实现使用简单的千分表和标准量块检测机器人的末端相对误差，避免累积误差的影响，实现由环境温度变化引起的机器人几何参数的改变的补偿；该方法在三维空间坐标系中从三个方向分析进行检测，检测数据更加全面。

技术领域

本专利涉及一种基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置及校准方法，属于高精度检测技术领域。

背景技术

目前对机器人定位精度的检测和矫正一般采用以下几种方法：利用激光跟踪仪、红外传感器等设备对机器人的末端位置误差进行跟踪监测矫正法，利用高清相机等视觉检测设备对末端位置进行检测法等。这个过程中由于检测工具和机器人之间的误差会传递到机器人末端的定位精度数据上，故而影响检测和矫正的精度，而且由于机器人定位精度很难通过物理量具进行测量，所以一般检测手段都是借助高精度传感器或者激光类仪器，不仅成本高，而且由于仪器本身的复杂性，测量过程往往需要专门的实验室环境和检测人员来完成，这就限制了这类方法的实用性。

目前机器人误差检测和参数矫正领域最常用的方法是借助高精度的传感器和激光跟踪仪等设备对末端绝对定位精度进行检测，但是这类设备通常比较昂贵而且需要专业的操作人员和专业的实验室，其他低价的设备精度又不能保证。

另外一种方法是运用视觉系统进行参数标定和误差检测，但是由于相机和图像识别的限制，一般很难达到较高的精度。

然而，上述方法存在诸多限制：激光类检测设备不仅价格昂贵，而且对实验条件要求极为严格，不适合工厂环境下使用；视觉检测系统由于镜头畸变和图像识别技术，一般需要非常繁琐的畸变校正程序和特定的实验环境，一般用于引导工业机器人；一般机器人生产和使用厂家需要的是一种操作简单、精度高、成本相对较低并且可以在实际工作环境下对机器人末端重复定位精度进行高精度检测并矫正的方法。因此，以上几种方法的测量成本较高，并不适合一般企业进行机器人末端重复定位精度检测。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种利用简单的立方体标准量块和数字千分表进行相对定位误差检测的基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置和校准方法，根据检测的误差值对机器人KUKA-KR210-2700机械臂的几何尺寸参数进行优化，降低误差。该方法既有成本低廉操作方便的优点，又减少了累积误差对精度的影响，而且可以对由温度变化造成的机械臂几何尺寸的变化进行实时补偿，同时该方法克服了现有技术检测方法中存在的问题。

为实现本专利的发明目的之一提供一种校准装置，具体技术方案如下：

基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置，包括千分表和标准量块，千分表与机器人末端法兰盘刚性连接，其中，千分表的误差不大于 0.001mm；

将所述标准量块固定在工作台上，并且所述标准量块的表面加工误差 Ra<1.6，所述标准量块的几何尺寸根据检测要求选取；

同时，使固定于机器人末端法兰盘的千分表顶端与所述标准量块待检测的表面垂直但不接触。

为实现本专利的发明目的之二提供一种校准方法，具体技术方案如下：

一种基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准方法，使用上述基于标准量具的多关节机器人机械臂几何尺寸精度校准装置，并且包括如下步骤：

1.取点检测，记录检测数据