[发明专利]对操纵器的测量

说明书

技术领域

本发明涉及用于对操纵器(Manipulator)、特别是对机器人进行测量的方法和装置，以及制造这种测量装置的装置。

背景技术

为了将工具运送到理想的位置，操纵器、例如工业机器人要以较高的精度通常多次进入某种姿势。

特别是由驱动电机所散发的热量、在操纵器运动学中的摩擦以及环境的影响都可以使机器人的肢体和关节发热。随之产生的变形、特别是热膨胀导致：虽然关节姿势相同，即理论上姿势的相同，但工具却已不再处于相同的位置。

因此，例如由专利文献10 2004024378 A1已知，为了在运行期间采集操纵器的运动学的偏差，需要对操纵器进行相关的测量。在这里，操纵器在有规律的重复校准周期中到达相同的关节姿势，即理论上相同的姿势，并借助于操纵器控制的传感器来采集球状的参考体。如果检测到的静态的参考体相对于操纵器控制的传感器的位置发生改变，则可以由此确定机器人运动学的变化并进行相应的校正。

除此之外，已知的还有对操纵器的绝对测量，用于校准操纵器，或确定操纵器控制装置所基于的操纵器模型的参数。如果例如提前离线地规划工业机器人的轨迹，则该轨迹取决于该模型参数的准确性，即真实的机器人能够多准确地到达理论上预先给定的位置。为此，专利文献DE 19826395 A1提出，由静态的摄像机对操纵器控制的参考体进行检测，并基于该实际位置与利用模型确定的理论位置的偏差来匹配模型参数。

专利文献WO 2008/107715 A2提出，利用安装在机器人臂上的激光追踪器检测位于机器人底座上的后向反射体，并由此准确地确定臂相对于基座的位置。

发明内容

本发明的目的在于，改进对操纵器的测量。

本发明的目的通过一种测量装置和一种方法来实现。根据本发明的用于测量操纵器的测量装置具有测量体，该测量体具有至少一个特定于测量体的测点，用于确定相对于特定于操纵器的参考点的位置；和与该测量体连接的固定装置，用于在环境中的固定；其中，设有至少一个与该测量装置连接的校准点，用于确定相对于环境的位置；和/或至少一个设置在所述固定装置上的测点。本发明提出了一种装置或一种方法，用于制造这种测量装置；本发明还提出了一种具有根据本发明的测量装置的测量系统；另外，本发明也提出了一种控制装置、一种计算机程序或计算机程序产品，特别是一种数据载体或一种存储介质，用于在受到保护的状态下执行根据本发明的方法。

根据本发明的测量装置，用于测量操纵器、特别是如工业机器人、服务机器人或轻型机器人那样的机器人，优选是具有一个或多个控制机器人的传感器(如照相机或激光追踪器)的测量机器人，该测量装置具有测量体该测量体具有一个或多个特定于测量体的测点，用于确定相对于特定于操纵器的参考点的位置，例如工具中心点(“TCP”)。

在一种优选实施方式中，测量体基本上是球状的，以基本上在所有空间方向上表示的相同条件。在另一优选实施方式中，测量体基本上是立方体，特别是正方体，这一方面可以择优取向，另一方面便于工作。优选测量体仅具有细微的受热变形，特别是其线膨胀系数α小于或等于10·10^-6/K，优选使用碳纤维增强塑料CFK来构成测量体。

以下将称其为测量体测点的特定于测量体的测点例如可以具有传感器，特别是用于发送或接收电磁辐射的传感器，如照相机或激光追踪器，利用该传感器可以确定相对于如反射标志(例如后向反射体)的特定于操纵器的参考点的位置，尤其是距离。由于测量体优选具有多个测量体测点，因此在一种优选的实施方式中通过做标记来定义相反的测量体测点，例如反射标志，这些测点是通过传感器，特别是如照相机或激光追踪器的光学传感器来检测的。附加或替代地，还可以通过几何特征来定义测量体测点，如孔、槽、段等等，优选通过照相机对它们进行拍照，以通过图像识别来确定测量体测点的位置。

在此，作为位置特别是可以通过笛卡尔距离或笛卡尔坐标在图像平面中或三维参考系统中描述的一维、二维或三维位置，和/或例如可以通过相对于参考系统或四元数的EULER角(欧拉角)或KARDAN角(卡尔丹角)来描述的方向。点的位置可以相应地包括：例如，该点与参考点的一维距离，该点在参考系统中的三维地点，或可通过六坐标给出的在该点上定义的参考坐标系(例如TCP系统)相对于参考系统的位置和方向。