[发明专利]一种工业机器人末端三维位置测量仪器与方法

说明书

本发明公开了一种工业机器人末端三维位置测量仪器与方法，该测量仪器包括精密球、非接触式R‑test和三维移动平台，所述三维移动平台包括X、Y、Z三个方向的移动平台，用于提供较大的测量范围；所述非接触式R‑test包括三个方向的传感器，非接触式R‑test在三维移动平台的带动下运动，用于在较小的范围内测量得到安装在机器人末端的精密球的三维位置。该测量方法包括以下步骤：步骤一，设置测量仪器的零位位置；步骤二，测量工业机器人处于第m个位姿时的末端三维位置。本发明解决了现有测量仪器精测精度低、测量范围受限的问题，具有测量精度高、测量范围大、操作简单等特点，能够满足工业机器人的测量需求。

技术领域

本发明属于工业机器人测量技术领域，具体涉及一种工业机器人末端三维位置测量仪器与方法。

背景技术

工业机器人末端的三维位置可以用于评估机器人的精度特性及用于机器人运动学标定。目前，常用于测量机器人末端三维位置的测量仪器是激光跟踪仪和Dynalog的线缆式测量系统。激光跟踪仪测量时将靶镜安装至机器人的末端，通过主体发射和接收激光束测量得到靶镜中心的三维位置；Dynalog的线缆式测量系统在测量时，将四根线缆集中到自带的工具爪中，工具爪安装在机器人末端，其通过编码器读取四根缆线长度值获得机器人末端的三维位置。

现有技术中存在的主要问题和缺陷包括：

Dynalog的线缆式测量系统测量精度低，只有0.3mm，不能用于精度较高的机器人末端位置的测量，且缆线容易损坏，维修成本高；激光跟踪仪测量精度为0.01mm/m，测量精度较高，但是其在测量过程中需要将靶镜正对激光束，限制了机器人的姿态，且需要专业人员在测量过程中进行干涉。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本发明提供了一种工业机器人末端三维位置测量仪器与方法，解决了现有测量仪器精测精度低、测量范围受限的问题，具有测量精度高、测量范围大、操作简单等特点，能够满足工业机器人的测量需求。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种工业机器人末端三维位置测量仪器，该测量仪器包括精密球、非接触式R-test和三维移动平台，所述三维移动平台包括X、Y、Z三个方向的移动平台，用于提供较大的测量范围；所述非接触式R-test包括三个方向的传感器，非接触式R-test在三维移动平台的带动下运动，用于在较小的范围内测量得到安装在机器人末端的精密球的三维位置。

优选地，所述三维移动平台的精度为0.01mm。

优选地，所述非接触式R-test的精度为0.02mm。

优选地，所述精密球的粗糙度精度为0.1μm。

优选地，所述非接触式R-test的传感器均选用基恩士H050激光位移传感器。

优选地，所述三维移动平台的量程根据工业机器人的体型确定。

一种工业机器人末端三维位置测量方法，采用上述的一种工业机器人末端三维位置测量仪器进行测量，包括以下步骤：

步骤一，设置测量仪器的零位位置；

步骤二，测量工业机器人处于第m个位姿时的末端三维位置。

进一步地，步骤一的具体过程如下：

将精密球安装至工业机器人的末端，移动三维移动平台带动R-test测量精密球，并使得R-test的三个传感器都有读数，记录此时球心在R-test坐标系中的三维位置，并将此时测量仪器所在的位置设置成零位。

进一步地，步骤二的具体过程如下：

移动三维移动平台带动R-test测量处于第m个位姿时的精密球，记录此时球心在R-test坐标系中的三维位置，则工业机器人末端的三维位置通过下式计算得到：