[发明专利]一种工业机器人杆长参数的校正工具及校正方法

说明书

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，涉及一种工业机器人杆长的校正方法以及校正工具，该方法可应用于六轴工业机器人研发、测试、现场使用等多个过程中。

背景技术

在工业机器人的研发过程中，由于其各部件的材料、制造工艺、安装等原因，会导致工业机器人各关节的杆长发生变化。但是，机器人在进行轨迹控制时却一直以工业机器人理论上的建模的杆长来进行规划，实际杆长的变化会导致工业机器人在定位精度与重复精度上产生较大误差。

在工业生产过程中，杆长的变化，轻则导致产品质量一致性不好，产品不合格率提高，重则导致生产线上的工件发生严重干涉，造成设备甚至人员损伤。

通过对杆长进行实际测量，对控制系统中杆长参数的定时检测及修正，可以使工业机器人控制轨迹得到补偿，提高产品一致性要求，也能定时地了解工业机器人的本体情况，及早通知维护人员介入，避免工厂事故的发生。

目前工业机器人厂家较少会对杆长参数进行校正，少部分厂家会在产品出厂时使用三坐标仪、激光测量仪等工具进行外部杆长参数测量并修正。一方面，此方式采用第三方测量工具是从机器人外部得到机器人杆长参数，对机器人本体测量点的选定及检测人员的操作技术有着较高要求；另一方面，第三方的测量工具其价格昂贵，采购周期长，对于处于初级研发阶段的或中小型的机器人公司不易实现。

本申请基于工业机器人的运动学、矩阵运算、病态矩阵处理、矩阵降阶处理和最小二乘法计算等原理解决了工业机器人杆长参数的校正问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业机器人杆长参数的校正方法，可用于六轴工业机器人杆长参数的计算与修正，其解决了六轴工业机器人各部件在生产、制造、安装及使用过程中产生的机器人杆长变化而导致的定位精度及重复精度误差的问题。

此外，本发明的另一目的是提供一种工业机器人杆长参数的校正工具。

本发明的技术方案是：

本发明的一个技术方案是提供一种工业机器人杆长参数的校正工具，包括有台阶板和钉盘，所述台阶板上设有多个同高度的台阶，在每个台阶上设有若干个圆孔，所有的圆孔构成矩阵排布设置；所述钉盘包括法兰部和杆部，在杆部的末端加工成与圆孔相配合的细杆部。

在该技术方案的一个实施例中，所述台阶板的台阶数为四层，每层台阶上设有四个圆孔，所有的圆孔构成4×4矩阵排布设置。

在该技术方案的一个实施例中，所述钉盘的杆部的轴线与法兰的轴线重合，所述法兰上设有若干个用以安装在工业机器人的末端法兰的螺孔。

本发明的另一技术方案是提供一种工业机器人杆长参数的校正方法，该方法是基于上述技术方案的校正工具的基础上实现的，该方法包括如下步骤：

S1、安装台阶板和钉盘，并对工业机器人进行建模原点对位；

S2、控制工业机器人使末端的钉盘移动到台阶板其中一个圆孔附近；

S3、控制钉盘的细杆部完全进入圆孔，并记录在当前圆孔位置时的关节数据；

S4、重复上述S2与S3的步骤，依次完成其它圆孔位置的校正，并记录在每个圆孔位置时相应的关节数据；

S5、软件计算得出实际测量杆长的数值，并修正到机器人的杆长参数上。

在一种实施例中，所述S1步骤中安装台阶板和钉盘，具体包括步骤：

S11、安装时将台阶板外沿其中的一边垂直于工业机器人的世界坐标系的X轴，并与Y轴成30度角。

S12、将钉盘安装于工业机器人的末端法兰上。

在一种实施例中，所述S3步骤中的记录在当前圆孔位置时的关节数据，圆孔是以孔的底面的圆心作为圆孔的测量点，并以测量点为基础测量关节数据。

在一种实施例中，所述S3步骤中的记录在当前圆孔位置时的关节数据，所述关节数据包括工业机器人的各个关节的夹角，该夹角是通过设置于关节处的角度传感器进行测量的。

在一种实施例中，在软件计算得出实际测量杆长的数值时采用以下的公式：