[发明专利]工业机器人的基座坐标系的校准

说明书

技术领域

本发明涉及用于机器人的基座坐标系关于工作区域校准的方法。

本发明还涉及用于机器人的基座坐标系的校准的运动耦合装置。

背景技术

本发明对于便携式机器人的校准来说是特别有用的。其中，便携式机器人指的是其自身可运动或者可通过例如转向台车等其它装置运动的机器人。工作区域是机器人开展工作的地方，例如，机器人单元。例如，工作区域包括机器人在上面开展工作的工作对象和/或工作站。

机器人包括基座部和多个可以相对于基座部运动的部分。基座坐标系限定成与基座部成固定关系。在基座坐标系的校准期间，相对于工作区域确定基座坐标系的位置和定向以及相应的基座部的位置和定向。

通常的情况是，特别是在较小的企业中，负担不起机器人的自动操作，因为机器人不能够如人类工作者一样在不同的机器之间移动。有些时候，可以将机器人安装成悬挂在直线导轨上或站立在地面安装的导轨上，但是这种解决方案昂贵并且会很难装设在车间里。在这种情况下，确切需要的是易于在不同的机器人单元之间移动并且在机器人的移动之后实现生产运行所需的时间非常短的低成本便携式机器人。这种机器人解决方案的另一应用是在大型工作对象的情况下，在这种情况下机器人必须在工作对象的不同部分之间移动。在不同的工作区域之间移动机器人的问题是：每次将机器人移动至工作区域以后，必须以高精确度确定机器人相对于工作区域的位置和定向。到目前为止所给出的具有专门的对接机构、对接传感器甚至导航系统的用以解决该问题的原理过于复杂。当使用包括安全传感器、高精度对接机构、对接传感器等的过于复杂的平台时还存在成本问题。便携式机器人还未被引进的最重要的原因是到目前为止所给出的原理未解决如何缩短机器人的对接和机器人程序的执行之间的时间的问题。

在机器人的装设和机器人单元的试运行中的基本问题是机器人与待通过机器人处理的工件的关系的识别。假定机器人在工件上进行工作并且该工件定位在机器人的工作范围内。工件识别的原因是在工件中的限定局部坐标系，该局部坐标系能够用于对在工件上进行工作的机器人编程。WO2009132703公开了一种用于相对于机器人坐标系校准局部坐标系的方法。球形件安装在机器人上并且至少3个配合目标物安装在局部对象上。每个配合目标物包括两个或三个不平行的平面表面，所述平面表面布置成用以容纳球形件，使得球形件与所述表面接触。通过移动机器人来使球形件顺序地与所述三个目标物配对，可以相对于机器人坐标系计算出局部坐标系。例如，力控制可以用于实现配对。该方法很难用于可动平台上的机器人的基座坐标系的校准，原因如下：当机器人已经呈新姿势时，难以调节机器人校准程序以使球形件与三个目标物配合，因为它们分散在机器人单元中；机器人移动之后，存在很大的风险，机器人将不能够触及所有的三个目标物；因为目标物之间需要相当大的距离，因此机器人的不准确性始终会降低校准质量；每次配合时，机器人工具能够具有任何定向，这在用于基座坐标系的校准时进一步降低了方法的准确度；通过引导是最直观的方法，使用通过引导实现配合，难以或者有时无法将球形件移动至三个目标物。

对于便携式机器人来说，WO2009132703中的方法很难使用并且实际上不是为机器人基座坐标系的校准而开发的，而是为工作对象或固定装置的校准而开发的。

发明内容

本发明的目的是提供对便携式机器人的基座坐标系的快速且准确的校准。

根据本发明的一个方面，通过权利要求1中限定的运动耦合装置实现该目的。

所述运动耦合装置包括能够相对于彼此运动的第一部件和第二部件，其中，所述第一部件和第二部件中的一个部件设计成由所述机器人携带且另一个部件设计成定位在所述机器人的所述工作区域中，并且，所述第一部件和第二部件中的一个部件设置有第一凸形表面且另一个部件设置有凹入部，所述凹入部设计成用以容纳所述第一凸形表面，并且所述凹入部包括不平行的三个平面表面，所述三个平面表面设计成在所述机器人的校准过程中同时地与所述第一凸形表面接触，所述第一部件和第二部件中的一个部件包括第二凸形表面且另一个部件包括第四平面表面，所述第四平面表面设计成在所述机器人的校准过程中在所述第一凸形表面与所述三个平面表面接触的同时与所述第二凸形表面接触。