[发明专利]一种六自由度混联抛光机器人位姿精度校准装置及方法

说明书

本发明公开了一种六自由度混联抛光机器人位姿精度校准装置及方法，装置包括球形检验棒、底板、竖板A、竖板B和工作台，球形检验棒固定安装于抛光机器人的抛光执行器末端；竖板A、竖板B垂直固定安装于底板，且竖板A和竖板B保持相互垂直；竖板A和竖板B的上下两侧分别设有安装孔，安装孔内分别安装有对刀器，底板中心位置也设置有安装孔和对刀器；底板上设有销孔并通过销连接方式与工作台固定连接。本发明位姿精度校准方法仅需检测末端执行器五维位姿误差，且仅需保持球形检验棒轴线空间方位不变开展测量，即可遍历机器人全部可控自由度，实现全部驱动关节零点误差的辨识，测量过程简便，非常适用于工业现场应用条件下的机器人精度校准。

技术领域

本发明属于工业机器人领域，涉及制造装备的误差检测与校准技术，尤其涉及一种六自由度混联抛光机器人抛光执行器位姿精度校准装置及方法。

背景技术

高品质光学器件是航空航天装备的核心部件。随着空天技术的快速发展，对超高精度光学镜片(尤其是一类非球面光学镜片)的精度要求越来越高。目前，超高精度光学镜片表面精度以及粗糙度的控制均通过抛光技术实现，抛光装备通过调整抛光执行器的驻留时间以及抛光执行器与待抛光表面的正压力来实现镜片材料的去除。数控机床是应用较为广泛的抛光装备，但是其工作空间较小、占地面积大、价格相对昂贵，限制了其更为广泛的应用。近些年来，随着机器人技术的发展，一类混联机器人逐渐成为抛光装备的替代方案，即在混联机器人末端加装抛光执行器装置，通过控制机器人的驱动关节实现抛光执行器的精准运动。从目前机器人抛光装备的应用效果来看，如何保证抛光执行器输出轴线与光学表面法线的方向一致性以及抛光点位置精度是亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种高精度、高效率、便于工业现场应用的六自由度混联抛光机器人抛光执行器位姿精度校准装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种六自由度混联抛光机器人位姿精度校准装置，包括球形检验棒、底板、竖板A、竖板B和工作台，所述球形检验棒固定安装于抛光机器人的抛光执行器末端；竖板A、竖板B垂直固定安装于底板，且竖板A和竖板B保持相互垂直；所述竖板A和竖板B的上下两侧分别设有安装孔，所述安装孔内分别安装有对刀器，所述底板中心位置也设置有安装孔和对刀器；所述底板上设有销孔并通过销连接方式与工作台固定连接。

进一步的，所述底板上通过圆形定位销和菱形定位销与工作台固定连接，

进一步的，所述工作台上设有9组共18个销孔，故底板在工作台上共有9个安装位置。

一种六自由度混联抛光机器人位姿精度校准装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)将球形检验棒固定安装于抛光机器人的抛光执行器末端抛光杆安装头上；

(2)将底板固定安装至工作台上的待测量位置；

(3)标定5个对刀器的零点；

(4)依据理想控制指令控制机器人运动，使球形检验棒不干涉的运动至待检测位置处，读取5个对刀器的示数，计算得到球形检验棒相对于底板的理想位置坐标和姿态坐标，由于底板相对于工作台的位置坐标和姿态坐标通过工作台和定位销共同保证，得到球形检验棒在工作空间中的实际位置坐标和姿态坐标，将实际位置坐标和姿态坐标与理想位置坐标和姿态坐标相减，计算得到球形检验棒在该检测位置位形下的位置坐标和姿态坐标误差。

一种六自由度混联抛光机器人位姿精度校准方法，包括以下具体步骤：

(1)建立六自由度混联抛光机器人驱动关节零点误差与末端球形检验棒位姿误差之间的映射模型

Δ＝TΔχ+ε