[发明专利]一种便携式六轴机械手标定装置及其标定方法

说明书

本发明公开了一种便携式六轴机械手标定装置，机械手端部设置标定传感装置；标定装置设有固定安装的标定球装置，标定球固定安装在标定球装置上；标定传感装置上设置四个或四个以上的激光位移传感器，通过激光位移传感器获取标定球球心在机械手处于不同位置和姿态下的坐标参数。本发明还公开了该标定装置的标定方法。采用上述技术方案，示教点的确定方式简单、省时省力；采用非接触式测量，激光位移传感器工作范围大，不会对标定设备造成损伤；机械手可在工作空间的较大范围内对标定球进行测量；同时，也因为激光位移传感器的工作距离较大，使标定球装置在机械手工作空间内的摆放更加容易。

技术领域

本发明属于关节式机械手标定设备的技术领域。更具体地，本发明涉及一种便携式六轴机械手标定装置，应用于一般关节型机械手的几何模型参数的标定。本发明还涉及该标定装置的标定方法。

背景技术

一、机械手标定的相关技术发展背景介绍：

1、机械手的误差主要来自两方面：

其一，几何误差：主要是由于机械手在加工制造过程中存在的制造和装配误差导致，以及后期机械手运行过程中存在的磨损等导致，几何误差与机械手的负载和运动无关；

其二，非几何误差：主要是由机械手连杆变形、关节屈服变形、齿轮间隙、摩擦等原因导致，非几何误差与机械手的负载和运动有关；上述两方面的误差导致机械手实际运动学模型与理想运动学模型之间存在偏差，最终导致机械手末端产生位姿误差。

2、非几何误差因为与机械手的负载和运动相关，是变化的，且其误差产生机理较为复杂，一般难以确定误差模型；而几何误差与机械手负载和运动无关，只与机械手的运动学参数和关节位置相关，可较容易地建立误差模型，并辨识模型参数，对于机械手来说，如果只考虑其几何误差，通过一定方式辨识机械手的真实运动学模型参数的过程，即为机械手的几何模型标定。

3、对机械手进行几何模型标定，可提升机械手的绝对精度，对机械手生产者来说，也可作为制造质量的检验参考。

4、传统的机械手标定装置主要分为两类：

其一，坐标测量机：使用坐标测量机标定机械手，需要借助特殊设计的装置安装于机械手的末端法兰，此装置上一般包含有若干个标志物(如球体)，通过坐标测量机测量此装置上标志物组合在坐标测量机坐标系下的位置或者位姿；当机械手到达不同关节位置时，通过坐标测量机测量得到末端装置标志物组合的位置或位姿，通过设定的数据处理方法即可标定出机械手的运动学参数；

其二，激光跟踪仪：使用激光跟踪仪标定机械手，需要借助靶球，需将靶球安装于机械手末端，当机械手到达不同关节位置时，通过激光跟踪仪测量得到靶球在激光跟踪仪坐标系下的位置，某些激光跟踪仪还配有位姿测量配套装置，也可将此装置安装于机械手末端，此时当机械手处于不同关节位置时，激光跟踪仪可以测量出机械手末端配套装置的位姿，同样，通过设定的数据处理方法即可标定出机械手的运动学参数。

5、现有技术的缺点：传统的机械手标定装置虽然可提供的工作空间较大，但是设备笨重、昂贵，不便携且使用方法非常复杂，本创造发明提供一种便携式的易用的关节式机械手标定设备。

二、检索现有技术的相关文献情况：

1、中国专利文献：一种基于三维力传感器的工业机器人标定装置(201720566859.8)，其技术方案是：该标定装置包括标定测量组件和标定球组件，标定测量组件安装在机器人末端法兰上，标定球组件固定在机器人工作空间内，其中，标定测量组件包括有连接底板，固定安装在所述连接底板一端的三维力传感器，以及通过螺栓固定安装在所述三维力传感器上端的测量球结构，所述连接底板的另一端形成有用于与所述机器人末端法兰相连接的法兰安装结构；标定球组件包括有固定底座，固定安装在所述固定底座上端的连接件，以及通过螺栓固定安装在所述连接件上端且与测量球结构相对应的标定球结构。该专利文献认为其技术方案结构简单、标定方法操作步骤简单、标定精度高。