[发明专利]一种机器人末端执行器位置误差的测量方法

说明书

本发明公开了一种机器人末端执行器位置误差的测量方法，属于工业机器人领域，提供了采用相机拍摄图像的方法完成末端执行器在工作位置附件的位置信息的获取的方法。其特征是驱动工业机器人到达作业区域的不同位置，分析并计算相机中的针尖图像与标定板图形的位置，得到工业机器人的位置误差。该方法标定板的大小和放置位置可视实际目标工作区域设计，具有较好的灵活性；只需要工业相机等机器视觉配套装置即可开展标定作业，标定系统简单。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种机器人末端执行器位置误差的测量方法。

背景技术

随着自动化技术和机器人技术的长足发展，其对于精密装配影响深远。在机器人自动装配技术中，机器人的定位精度低成为制约其应用于较高精度装配的瓶颈。如何快速有效地对机器人进行标定对机器人装配精度的提高有非常重要的意义，对减小装配误差起到关键作用。

机器人定位精度包含两个重要指标:一个是机器人的绝对定位精度，它是指机器人到达某空间点的能力；另一个是机器人的重复定位精度，它是指机器人在示教某个空间点以后，重复到达该点的能力。一般而言，机器人的重复定位精度较高，能达到±0.03-0.05mm，但是机器人的绝对定位精度较低，有的可达毫米数量级。由于机器人在工作前需要进行离线编程，由于虚拟工作环境和真实工作环境存在偏差，因此机器人进行正常工作之前，需要进行标定，以提高其绝对位置精度。

标定方法一般包括四个步骤:①运动学建模；②数据测量；③参数辨识；④误差补偿。【焊接机器人系统标定技术研究现状，焊接，2017(12)：17-22】。其中数据测量是对机器人姿态数据进行测量，主要是借助外部精密的设备来测量，例如激光跟踪仪【激光跟踪仪在机器人位姿特性检测中的应用，机床与液压，2018(46)21：29-33】，球杆仪和三坐标测量机【三维表面扫描机器人系统本体标定新方法，机械工程学报，2011(47)17:9-14】等。但是激光跟踪仪成本高，操作繁琐，测量过程不能间断；而三坐标测量机虽然精度高，但是占用工作空间大，可测工作范围小。丹麦的优傲机器人采用直接标定的方法，利用机器人的末端关节直接插入特定设计的标定板进行位置标定，该方法简单直观，但是标定板上的凹槽与机器人的末端关节的间隙较大，否则较难插入标定板上的凹槽，且两者的接触配合会导致结构件磨损。

综上，目前机器人在其工作位置附件的标定过程中数据的快速准确获取方法仍需研究与开发，以便简化标定流程，提高标定后机器人的定位精度。

发明内容

本发明提供了一种机器人末端执行器位置误差的测量方法，采用相机拍摄图像的方法完成末端执行器在工作位置附近的位置信息的获取。

机器人的末端执行器安装标定针。制作标定板，放置在工作区域。移动相机驱动机构，使得标定板上的标定图形清晰进入相机视野。驱动机器人到达作业区域的不同位置，分析并计算相机中的针尖图像与标定板图形的位置，得到机器人的位置误差，为定位精度补偿算法提供数据基础。

本发明的技术方案：

一种机器人末端执行器位置误差的测量方法，步骤如下：

(1)在机器人末端执行器上安装标定针，标定板固定在机器人的工作位置，相机驱动机构移动相机，使其自动对焦；相机拍摄图像，得到标定针与标定板上的标定图案的位置关系；

(2)驱动机器人使标定针移动到设定标定位置，记录机器人的位置信息，第n点在机器人坐标系中的位置(X_n，Y_n，Z_n)；通过图像处理，获得标定针在标定板上的位置(X’_n，Y’_n，Z’_n)；

(3)如果标定针的移动距离较小，在相机的视场范围内，则不需要移动相机；