[发明专利]一种坐标测量自驱动关节臂

说明书

本发明公开一种坐标测量自驱动关节臂，包括基座，所述基座，基座上设有肩部摆动基座，肩部摆动基座一侧设有转动连接的肩部摆臂，肩部摆臂上设有大臂，大臂顶端设有肘部摆动基座，肘部摆动基座上设有肘部摆臂，肘部摆臂上设有小臂，小臂顶端设有腕部摆动基座，腕部摆动基座上设有腕部摆头，腕部摆头上设有手部摆动基座，手部摆动基座上设有转动连接的手部摆头，手部摆头上设有测头固定筒，测头固定筒上设有测量器，测量器顶端设有探针。本发明保证了腕部结构的紧凑，消除由于连杆柔性变形产生的误差，利用圆光栅测量系统使关节臂测量机实现对工件高精度的定位测量，完成工件参数的在线自动测量。

技术领域

本发明涉及一种工业机器人领域，具体是一种坐标测量自驱动关节臂。

背景技术

现有工业机器人机械手的设计主要基于双目视觉或者机器视觉技术，其设计目标主要偏向于技术应用，比如通过计算机控制机械手进行定位抓取，工件搬运，分拣包装，而自驱动关节臂坐标测量机的设计目标是进行工件参数测量，通过自驱动控制系统实现在线加工时的高精度自动测量，并非是机器人技术应用，自驱动关节臂坐标测量机的技术要求比工业机械臂更高。工业机械臂的设计只是要求重复定位精度，以便完成对产品的准确定位与目标点移动传送，具有高负载低精度特点，因此定位精度等级较低，而自驱动关节臂坐标测量机属于低负载高精度测量设备，其设计要求不仅包括工件测量点的重复定位精度，而且对测量机的测量工作提出绝对测量精度的技术要求，其重复定位精度与绝对测量精度要求在0.05mm以内，两个设计精度均高于工业机械臂的设计精度，自驱动关节臂坐标测量机的设计是基于传统的关节臂坐标测量机的结构设计进行改进设计的创新结构，在测量驱动方式上与传统的关节臂坐标测量机有很大差别，传统的手动式关节臂坐标测量机在测量过程中主要依靠工作人员手动操作进行离线测量，但测量位姿随机导致测量结果稳定性较差等；

由于工业机器人和机械臂的任务主要是完成搬运、抓取等动作，负载较重，且集中在末端执行器，工业机器人和机械臂在执行任务时，起始点与目标点明确已知，其轨迹规划主要是点到点运动，通常采用多项式、样条曲线以及其他形式的曲线对轨迹进行插值，实现两点之间的运动轨迹研究。在机械臂现有的轨迹研究中，很多都会采用点到点的轨迹规划。然后从多项式函数、B样条函数等一系列函数中根据情况选取轨迹函数，并对其进行位置、速度、加速度等方面的约束，在对终止点进行约束时，通常都会选择对其进行速度为零的约束；而自驱动关节臂坐标测量机的主要任务是进行高精度定位与测量工作，在达到指定点后需按固定轨迹运动直至完成测量，针对这种情况，现提出一种坐标测量自驱动关节臂,根据其所受负载是自身重力，坐标测量自驱动关节臂在进行定位测量时，根据被测模型估计大致空间位置，在近测量点时测量机的速度并不为零，直到测头触碰到待测表面时，触发测头停止运动，完成精确位置定位与工件测量,自驱动关节臂的测量过程中，当它运行到待测物体表面附近时，由于距离测量点还有一段微小距离，所以在终止点的位置自驱动关节臂不停止，可以继续保持速度运动，直至恒力触发测头接触到待测物体的表面时，完成这一过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种坐标测量自驱动关节臂，设计为6自由度结构，根据自驱动关节臂坐标测量机的低负载高精度测量设备要求，并结合自驱动关节臂坐标测量机的重复定位精度和绝对测量精度的高精度设计要求，在自驱动关节臂关节臂坐标测量机的6个转动关节内部添加伺服控制系统和圆光栅测量系统，在结构设计时同时考虑加入的伺服控制系统和圆光栅测量系统对关节臂坐标测量机造成的重复定位误差与绝对测量误差的误差影响，对自驱动关节臂坐标测量机进行结构优化，通过自主路径规划实现测量机在对工件进行测量时，经过加速-匀速-减速三个阶段的运动过程，保障测量的测量平稳性，利用伺服控制系统来使关节臂坐标测量机实现在线自动测量，利用圆光栅测量系统使关节臂测量机实现对工件高精度的定位测量，完成工件参数的在线自动测量。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：