[发明专利]与机器人一起使用的辅助测量位置坐标确定系统

说明书

提供了一种与机器人一起使用的辅助测量位置坐标确定系统。被定义为机器人精度的第一精度水平(例如，用于控制和感测安装在机器人的可移动臂配置的远端附近的端部工具的端部工具位置)基于使用包括在机器人中的位置传感器(例如，编码器)。辅助测量位置坐标确定系统包括第一成像配置、XY标尺、图像触发部分和处理部分。XY标尺或成像配置中的一者联接到可移动臂配置，而另一者联接到静止元件(例如，机器人上方的框架)。成像配置获取XY标尺的图像，其被用于确定以优于机器人精度的精度水平指示端部工具位置的测量位置坐标。

相关申请的交叉引用

本申请是2018年08月16日提交的名称为“ROBOT SYSTEM WITH SUPPLEMENTARYMETROLOGY POSITION COORDINATES DETERMINATION SYSTEM”的美国专利申请No.16/104,033的部分继续申请，其公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及机器人系统，并且更具体地涉及用于确定机器人的端部工具位置的坐标的系统。

背景技术

机器人系统越来越多地用于制造和其他过程。可以使用的各种类型的机器人包括关节型机器人、选择性顺应关节型机器人臂(SCARA)机器人、直角坐标型机器人、柱形机器人、球形机器人等。作为可以包括在机器人中的部件的一个示例，SCARA机器人系统(例如，其可以是一种关节型机器人系统)通常可以具有底座，第一臂部分旋转地联接到底座，第二臂部分旋转地联接到第一臂部分的端部。在各种配置中，端部工具可以联接到第二臂部分的端部(例如，用于执行某些工作和/或检查操作)。这种系统可包括位置传感器(例如，旋转编码器)，用于确定/控制臂部分的定位以及相应地端部工具的定位。在各种实施方式中，这种系统由于受某些因素(例如，与机器人系统的机械稳定性相结合的旋转编码器性能等)的限制可具有大约100 微米的定位精度。

美国专利No.4,725,965公开了某些用于提高SCARA系统的精度的校准技术，该专利在此通过引用以其整体并入本文。如'965专利中所述，提供了一种用于校准SCARA型机器人的技术，该机器人包括第一可旋转臂部分和承载端部工具的第二可旋转臂部分。校准技术与SCARA机器人可以使用运动模型控制的事实相关，该运动模型在精确时允许臂部分被放置在第一和第二角度配置中，在第一和第二角度配置处，由第二臂部分承载的端部工具保持在同一位置。为了校准运动模型，臂部分放置在第一配置中，以将端部工具定位在固定基准点上方。然后，臂部分被放置在第二角度配置中，以便名义地将端部工具再次定位为与基准点对准。当臂部分从第一角度配置切换到第二角度配置时，基于端部工具的位置从基准点的偏移来计算运动模型中的误差。然后根据计算的误差补偿运动模型。重复这些步骤，直到误差达到零，此时SCARA机器人的运动模型被认为是经校准的。

如'965专利中进一步描述，校准技术可包括使用某些相机。例如，在一个实施方式中，基准点可以是固定电视相机的观看区域的中心(即，定位于端部工具下方的地面上)，并且相机的输出信号可以被处理以确定当链从第一配置切换到第二配置时，端部工具从相机的观察区域的中心的位置偏移量。在另一种实施方式中，第二臂部分可以承载相机，并且该技术可以通过将臂部分放置在第一角度配置中开始，在第一角度配置中，在臂部分之间测量第二预定内角，以使由第二臂部分承载的相机直接在固定基准点上方居中。然后将臂部分放置于第二角度配置中，在第二角度配置处，在臂部分之间测量等于第二预定内角的内角，以在名义上将相机再次在基准点上方居中。然后处理相机的输出信号，以确定在将臂部分从第一角度配置切换到第二角度配置时，由相机所观察到的基准点位置的偏移量。然后根据由相机观察到的基准点位置的偏移量确定相机的已知位置的误差。然后，这些步骤作为校准过程的一部分重复，直到误差接近零。