[发明专利]一种变臂关节式坐标测量机标定机器人的装置及其方法

说明书

本发明属于标定机器人领域，提供一种变臂关节式坐标测量机标定机器人的装置，包括基座（1）、旋转关节（2）、摆动关节（3）、直线移动关节（4）、高精密金属球（6），将基座（1）固定于测量平台上，其特征在于，所述基座（1）与旋转关节（2）的一端活动连接，所述旋转关节（2）的另一端与摆动关节（3）的一端连接，所述摆动关节（3）的另一端通过螺钉与直线移动关节（4）的固定端（7）螺纹连接，所述直线移动关节（4）的移动端（5）与高精密金属球（6）采用螺栓（8）固定连接，并高精密金属球6与机器人连接部件活动连接。其方法通过建立距离误差模型，并利用LM算法完成迭代计算，识别机器人结构参数，提高机器人定位精度。

技术领域

本发明属于机器人标定领域，涉及关节式坐标测量机，具体涉及变臂关节式坐标测量机标定机器人的装置及其方法。

背景技术

随着工业机器人在各个领域的广泛应用，对机器人的定位精度的要求越来越高。一般的影响机器人定位精度的因素可归为如下几类：参数因素：机器人运动学模型结构参数，包括杆件长度、相邻轴线的倾斜、关节的零位等。负载因素：机器人杆件弹性变形、齿轮传动误差、关节间隙等。数字误差：包括机器人关节码盘读数精度、机器人控制器的控制分辨能力、编程分辨能力、计算机舍入误差等。环境因素：温度影响、湿度影响、电噪声以及随机误差等。

根据研究文献表明，几何结构参数偏差引起的误差占机器人中误差的80％左右。因此准确识别机器人真实结构参数，减小几何结构参数误差是调高机器人定位精度的重要方法。其中标定是识别机器人真实结构参数，提高机器人定位精度的重要途径之一。所谓标定就是应用先进的测量手段和基于模型的参数识别方法辨识出机器人模型的准确参数。机器人标定能够提高机器人精度，帮助机器人完成复杂的离线编程任务，提高生产效率。因此机器人标定技术有很大的研究价值。

常用的机器人标定的测量仪器有激光跟踪仪、激光干涉仪等。这些测量仪器都存在价格昂贵、标定步骤繁琐、受环境因素影响较大等缺点。现有专利CN201620312053.1、一种机器人标定测试组合装置，所述机器人标定测试组合装置与激光系统相配合并用以标定机器人姿态，所述机器人标定测试组合装置包括固定于机器人上的标定板及直接固定于机器人或标定板上的负载组件，所述负载组件包括若干能够拆卸连接的量块以及将若干量块固定至一起的固定件；但存在着激光跟踪仪价格昂贵，光线易被遮挡的问题。还有专利CN201510295698.9、一种基于拉线编码器的工业机器人标定算法，但存在着测量过程较为繁琐，测量范围不大等问题。

目前应用较广的是手眼标定方法，以摄像机作为测量设备，利用视觉跟踪系统进行测量。此类方法有较高的性价比，但存在着测量精度不高，难以在生产现场实现。

发明内容

本发明的目的是为了解决这一问题，针对现有用于机器人标定的测量仪器的不足，提供一种变臂关节式坐标测量机标定机器人的装置及其方法，降低机器人标定的成本，简化机器人标定过程。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种变臂关节式坐标测量机标定机器人的装置，包括基座1、一个旋转关节2、一个摆动关节3、一个直线移动关节4、一个连接部件高精密金属球6，将基座1固定于测量平台上，所述基座1与旋转关节2的一端活动连接，所述旋转关节2的另一端与摆动关节3的一端连接，所述摆动关节3的另一端通过螺钉与直线移动关节4的固定端7螺纹连接，所述直线移动关节的移动端5与高精密金属球6采用螺栓8固定连接，并高精密金属球6与机器人连接部件活动连接。

优选地，所述机器人连接部件，包括法兰盘21，钢珠22，磁铁23，所述法兰盘21的一面通过螺钉固定于机器人摆动关节24末端，所述法兰盘21另一面通过胶水固定有多个均布的钢珠22和位于钢珠内的磁铁23用于确定高精度金属球6的位置。

优选地，所述直线移动关节4的第一光轴9穿过导轨连接件11与轴承固定件14上的直线轴承15相套配合连接，所述轴承固定件14与导轨连接件11通过螺钉12进行固定，并夹持直线轴承15。