[发明专利]基于工业机器人内部温度的定位精度补偿方法及其使用方法

说明书

本发明公开了一种基于工业机器人内部温度的定位精度补偿方法及其使用方法，使用方法包括：在工业机器人各轴电机处安装温度传感器，经数据分析后发送至控制器，实时将温度信息在机器人控制界面显示；运行温度低于或者高于设定的临界温度阈值时，利用末端TCP激光跟踪仪标定方法，在正常温态下执行示教动作，获取目标位姿点坐标值；当机器人内部温度低于或者高于临界阈值时，计算实际位姿点与目标位姿点偏差修正值，获得各种运动学参数受温度影响的变化量，建立机器人温度影响误差模型。本发明通过伺服电机控制器终端算法降低运行速度、补偿转动角度等，缓解环境温度和运行温度过低及过高对工业机器人定位精度及使用寿命造成的影响。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种基于工业机器人内部温度的定位精度补偿方法及其使用方法。

背景技术

工业机器人的出现解放了人类的双手，可以代替人类进行连续重复劳动，通过设定程序连续运行完成既定的工作任务。同时，工业机器人应用在某些恶劣环境下更是发挥了无可比拟的作用。但是，工业机器人作为一种复杂的机械运动机构，其定位精度受到多种因素影响，当工业机器人在连续高速运行较长时间后，内部温度可达70℃以上。由于机器人本身密封等级较高，温度无法散发，高温会导致机器人连杆变型、关节膨胀，产生非常明显的定位误差，且对内部电子元器件造成影响，导致末端定位精度和驱动特性下降，降低使用寿命。而机器人运行环境温度过低时，且机器人未工作前，内部处于较低温度，各关节轴安装的减速机润滑油脂在低温下作用未能充分发挥，润滑效果下降，导致电机与减速机运转时出现带不动负载或者拖动负载较慢、运行异响等现象发生。因此运行温度对机器人定位精度影响不可忽视，亟待寻求一种根据温度变化，对定位精度进行动态补偿的方法。

目前，针对工业机器人精度补偿技术中通过发明一种工业机器人控制系统，通过PLC模块分别与控制终端和工业机器人通信连接，通过控制终端上位机组态软件发送指令至PLC模块，通过激光跟踪仪与控制器通信采集工业机器人实际位姿信息，利用控制算法进行精度补偿以达到较高的位姿精度，但是未能考虑温度对定位精度的影响。

另外，现有技术中通过在数字孪生建模软件中构建机器人数字孪生模型，和被加工件模型，通过三点定位保证二者的相对位置精度。将仿真软件和机器人控制器建立连接，通过机器人编码器实时采集机器人的关节角度，利用孪生模型对实体监控，并通过与目标关节角的对比进行实时的关节角调整。但通过计算机动态模拟参数存在精度低、误差大等问题。

现有的在线动态温度误差补偿技术是通过在工业机器人加工基座附近安装温度校准球，同时机器人工作过程中带动末端视觉传感器对温度校准球上的基准孔进行测量。但该方法利用视觉传感器容易存在视觉遮挡和盲区，且定位精度较低。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于工业机器人内部温度的定位精度补偿方法，该方法可以解决现有的温度误差补偿技术的精度低和误差大的问题，本发明还提供一种该定位精度补偿方法在工业机器人上的具体使用方法。

技术方案：一方面，本发明所述的基于工业机器人内部温度的定位精度补偿方法，所述工业机器人为六轴机器人，该方法包括：

S1在机器人的一个工序中，设定六轴机器人的正常温度范围，选定空间N个TCP点位，作为目标位姿测量点，六轴机器人在正常温度范围下，机器人TCP目标位姿测量点i在激光跟踪仪坐标系下的坐标P_zji，以及六轴机器人在异常温态下机器人TCP目标位姿测量点i在激光跟踪仪坐标系下的坐标P_yji，其中，1≤i≤N；

S2所述六轴机器人在正常温度状态下，机器人TCP目标位姿测量点i在机器人基坐标下的坐标为P_zi，以及在异常温态下，机器人TCP目标位姿测量点i在机器人基坐标下的坐标P_yi；

P_zi＝T(X,θ_i)·H·P_zji