[发明专利]基于双拉线传感器的机器人运动距离测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了基于双拉线传感器的机器人运动距离测量装置及测量方法，测量装置包括：机器人，用于运动并带动测量装置运动；末端连接器，用于控制测量装置的拉线始终相交于圆柱凸台中心线与L形旋转臂旋转轴线的交点处；测量装置，用于反馈机器人运动过程中拉线的长度变化及拉线与重力方向的夹角，本发明能够有效地解决拉线传感器的弧度误差，保证机器人的距离误差测量精度，为提升工业机器人的末端定位精度提供保障。

技术领域

本发明属于工业机器人测量技术领域，具体涉及基于双拉线传感器的机器人运动距离测量装置及测量方法。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，工业机器人逐渐在焊接、装配等领域得到广泛的应用。工业机器人的精度误差主要涉及两个阶段；第一，生产阶段，机器人本体零件的加工和组装误差会使机器人的几何参数与理论设计不同，从而导致机器人定位精度下降；第二，应用阶段，随着工业机器人的持续运行，因工作环境变化、伺服电机散热、关节摩擦等都会导致机器人本体定位精度的下降，其主要原因是温度引起连杆与关节的热形变，进而造成机器人几何参数的变化，导致工业机器人的定位精度无法满足当前的作业任务需求。

通过机器人标定技术能够有效地提升工业机器人的精度性能，几何参数标定是目前主要采用的方式之一。

几何参数标定的基本步骤分为建模、测量、辨识和补偿。目前主要是采用激光跟踪仪、激光干涉仪、立体视觉等设备实现工业机器人末端定位误差的测量，此类设备的价格通常较高，一般在50万甚至百万以上。

机器人末端定位误差分为位置误差、姿态误差和位姿误差，在建模阶段分别建立位置误差模型、姿态误差模型和位姿误差模型。若实现以上误差的计算，需要实现测量设备的测量坐标系和机器人基坐标系的准确转换，文献研究表明，坐标系的转换必然会引入新的误差。基于距离误差模型实现的机器人几何参数标定有效地能够避免该问题，目前主要分为基于单拉线传感器、三拉线传感器和拉线传感器的测量系统，其中三拉线传感器和四拉线传感器的测量系统主要是实现位置测量。

而基于单拉线传感器的测量系统能够实现距离测量，并未考虑拉线传感器处于斜拉线时，由于拉线线径及材质的影响而导致的测量误差。

因此，亟待提出一种基于双拉线传感器的机器人运动距离装置及测量方法，既能够保证工业机器人的距离误差的测量精度，又可以有效降低测量系统的造价。

发明内容

本发明的目的在于提供基于双拉线传感器的机器人运动距离测量装置及测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于双拉线传感器的机器人运动距离测量装置，其中，包括：

机器人，用于运动并带动测量装置运动；

末端连接器，包括用于与机器人连接的转接板，且所述转接板上设有圆柱凸台；所述圆柱凸台上活动连接有U型旋转臂，且所述U型旋转臂上活动设有用于与测量装置的拉线连接的L形旋转臂；

末端连接器，用于控制测量装置的拉线始终相交于圆柱凸台中心线与L形旋转臂旋转轴线的交点处；

测量装置，用于反馈机器人运动过程中拉线的长度变化及拉线与重力方向的夹角。

优选的，所述U型旋转臂数量为2，且分别为U型旋转臂a及U型旋转臂b；所述L形旋转臂数量为2，且分别为L形旋转臂a及L形旋转臂b。

优选的，两个所述L形旋转臂的旋转轴线共线。

优选的，所述L形旋转臂上设有与圆柱凸台中心线同心的拉线安装孔，用于控制测量装置的拉线始终相交于圆柱凸台中心线与L形旋转臂旋转轴线的交点处。

优选的，所述测量装置包括安装板，所述安装板两端设有反馈拉线的长度变化的拉线传感器，且所述拉线传感器的拉线与L形旋转臂连接。