[发明专利]一种机器人装配系统误差自动标定与补偿装置及方法

说明书

本发明公开了一种机器人装配系统误差自动标定与补偿装置及方法。首先利用设计的一种通用标定块，根据机器人装配平台上不同装配工位的位置和精度要求，确定标定块的数量和布局方案；接着基于视觉方法对标定块位置进行粗定位，进而基于力觉方法获取各标定块上定位孔特征点的实际坐标值，以及与理论坐标的误差值；然后根据目标点的位置选择与其距离最近的m个标定块特征点，通过这些标定块的误差矩阵拟合求得目标点的误差和实际坐标值，即可完成误差自动补偿。与现有技术相比，本发明实施便捷，精度较高，成本低，易于实现装配系统误差的柔性标定。

技术领域

本发明涉及装配误差标定技术领域，具体涉及到一种机器人装配系统误差自动标定与补偿装置及方法。

背景技术

装配是产品制造过程中的一个重要环节，占企业产品制造生命周期的一半以上时间和劳动量。而装配机器人能够在极大程度上提升制造效率，降低生产成本，使企业经济效益达到最大化。但在机器人装配系统中，由于机器人本体误差与装配平台上各装配工位安装误差的存在，导致机器人无法顺利完成装配任务。

检阅现有的技术文献发现，专利文献1(CN109048876B)公开了一种基于激光跟踪仪的机器人标定方法，能够对机器人的D-H参数进行全面标定，大幅提高了机器人标定精度，但激光跟踪仪的价格高昂导致标定成本非常高，可推广性较差；专利文献2(CN113084798A)公开了一种基于多工位测量的机器人标定装置，通过标定块实现标定装置在多个工位的测量，但由于该标定装置结构较为复杂，且标定过程中需要多次拆装标定装置，导致标定过程较为复杂；专利文献3(CN113256708A)公开了一种理论3D空间与实际机器人空间的标定方法，将标定块放置在机器人的实际工作区域，通过视觉获取标定块上4个特征点的位置坐标，代入标定运算工具从而得到标定误差，但由于标定块上4个特征点的相对位置固定，无法根据不同装配工位的装配精度要求进行调整，柔性较低；专利文献4(CN111791231B)公开了一种机器人标定系统及二维平面、三维空间运动标定方法，通过对靶标中心位置的实时动态测量，构建机器人当前几何参数名义坐标与测量坐标的误差响应方程，求解误差最小值时所对应的机器人当前几何参数，实现机器人的在线标定，但由于采用“眼在手外”的方式导致标定过程中机器人的运动有时会与靶标所在位置产生干涉，且标定过程涉及多组棱镜和相机坐标系、世界坐标系以及机器人坐标系的坐标转换，从而导致标定效率较低。综上所述，现有标定方法设备价格昂贵，所使用的标定块难以适用于不同装配精度要求的装配场合，并且仅针对机器人本体误差进行标定，未能考虑装配工位误差的影响，存在一定局限性，因此亟需一种实施便捷、标定精度较高，标定装配成本低，且易于实现装配系统误差柔性标定的标定方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种机器人装配系统误差自动标定与补偿装置及方法，利用所设计的标定块及其布局方案，基于视觉和力觉结合的装置和方法获取特征点的实际坐标值，进而拟合求得目标点的误差和实际坐标值，实现装配系统误差的柔性标定，本发明实施便捷，精度较高，成本低。

本发明采用的技术方案如下：

一种机器人装配系统误差自动标定与补偿装置及方法，该方法具有以下步骤：

步骤1.根据装配需求，确定机器人装配平台上待装配的所有工位，即目标点A共计N_A个，其第i个目标点A_i的理论位置坐标计为A_iT(X_iT，Y_iT，Z_iT)，同时根据各目标点的位置和装配精度要求，确定整个装配平台上需布局的标定块B的数量N_B及其位置，利用标定块的定位基准面在相应位置安装好标定块，并将第j个标定块B_j上的特征点C_j的理论位置坐标计为C_jT(X_jT，Y_jT，Z_jT)；