CN109834731B - 水平多关节型机器人的校准***和校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水平多关节型机器人(1)的校准***(10)和校准方法，能够重量轻且价格低地校准水平多关节型机器人。该水平多关节型机器人(1)的校准***(10)具备：设置面(30)，其设置水平多关节型机器人(1)的基座(2)；两个基准面，其设置于基座(2)上并与设置面(30)相交，且彼此相交；以及定位夹具(20)，其安装于水平多关节型机器人(1)的前端(5a)，并具有分别与设置面(30)和两个基准面同时接触的三个定位面(21、22、24)。

Description

水平多关节型机器人的校准***和校准方法

技术领域

本发明涉及水平多关节型机器人的校准***和校准方法。

背景技术

已知一种方法，将箱状的基座夹具固定在固定于设置面上的多关节型机器人的基座上，并在多关节型机器人的前端安装长方体的前端夹具，通过解除多关节型机器人的各个轴的制动功能，从而将前端夹具的彼此正交的三个面按压于形成在基座夹具上的箱状的内侧的三个面上而校准原点(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-320453号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1所记载的原点的校准方法中，当长方体状的前端夹具按压于箱形的基座夹具上时，基座夹具可能会因解除了制动功能的多关节型机器人的自身重量而发生挠曲，从而使校准精度恶化。为了改善校准精度，需要确保基座夹具具有不发生挠曲的刚性，若提高基座夹具的刚性，则存在如下问题：基座夹具自身变重而变得难以处理，并且基座夹具价格升高。

本发明是鉴于上述情况而做出的，提供一种技术方案，能够重量轻且价格低地校准水平多关节型机器人的原点。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供以下方案。

本发明的一个方案提供一种水平多关节型机器人的校准***，其具备：设置面，其设置水平多关节型机器人的基座；基准面，其设置于所述基座上并与所述设置面相交，且规定彼此相交的两个方向；以及定位夹具，其安装于所述水平多关节型机器人的前端，并具有分别与所述设置面和所述基准面同时接触的三个方向的定位面。

根据本方案，水平多关节型机器人通过基座固定于设置面上，水平多关节型机器人的前端安装有定位夹具，在水平多关节型机器人的制动功能被解除后，若移动水平多关节型机器人的前端，使规定定位夹具的三个方向的定位面分别与设置面和基准面接触，则水平多关节型机器人的原点得到校准。

通过如此，由于设置有水平多关节型机器人的设置面的刚性很高，在水平多关节型机器人解除制动的状态下，当定位面与设置面接触时，设置面不会因水平多关节型机器人的自身重量而发生挠曲。因此，即使安装于水平多关节型机器人的前端的定位夹具的规定三个方向的定位面分别与设置面和基准面接触，设置面和基准面的位置也不会发生偏移，能够提高水平多关节型机器人的原点的校准精度。用于校准原点的夹具只要是加工后的设置面和设置于基座上的基准面、以及安装于水平多关节型机器人的前端的定位夹具即可，由于无需在基座上安装高刚性的重量重的夹具，因而能够使夹具价格低且重量轻。

在上述方案中，所述设置面和所述基准面可以是彼此正交的三个平面。

通过如此，在安装于水平多关节型机器人上的定位夹具的一个定位面与设置面接触后，只要使剩余两个定位面沿水平方向移动并与两个基准面对准即可，因而能够更加简单地进行水平多关节型机器人的原点的校准。

在上述方案中，可以在所述基座上形成有所述基准面。

通过如此，由于用于原点的校准的基准面直接形成于作为水平多关节型机器人的一部分的基座上，因而与基准面形成于水平多关节型机器人以外的部分的情况相比，水平多关节型机器人的原点的校准精度更高。

在本发明的其他方案中，提供一种水平多关节型机器人的校准方法，其包括：设置步骤，将水平多关节型机器人的基座设置于设置面上；安装步骤，在所述水平多关节型机器人的前端安装定位夹具；制动解除步骤，解除所述水平多关节型机器人的制动功能；以及定位步骤，将形成于所述定位夹具上的三个方向的定位面分别按压于所述设置面和基准面上，所述基准面设置于所述基座上并与所述设置面相交，且规定彼此相交的两个方向。

根据本方案，水平多关节型机器人通过基座固定于设置面上，并在水平多关节型机器人的前端安装定位夹具，在水平多关节型机器人的制动功能被解除后，定位夹具的规定三个方向的定位面分别按压于设置面和基准面上。

通过如此，由于设置有水平多关节型机器人的设置面的刚性很高，在水平多关节型机器人制动解除的状态下，当定位面与设置面接触时，设置面不会因水平多关节型机器人的自身重量而发生挠曲。因此，当安装于水平多关节型机器人的前端的定位夹具的规定三个方向的定位面分别与设置面和基准面接触时，设置面和基准面的位置不会发生偏移，能够提高水平多关节型机器人的原点的校准精度。用于原点的校准的夹具只要是加工后的设置面和设置于基座上的基准面、以及安装于水平多关节型机器人的前端的定位夹具即可，由于无需在基座上安装高刚性的重量重的夹具，因而能够使夹具价格低且重量轻。

发明效果

根据本发明，提供一种技术方案，能够重量轻且价格低地校准水平多关节型机器人。

附图说明

图1是根据本实施方式的水平多关节型机器人的校准***的立体图。

图2是作为校准***的一部分的定位夹具的立体图。

图3是水平多关节型机器人的校准方法的流程图。

图4是校准时的水平多关节型机器人的校准***的立体图。

图5是校准时的水平多关节型机器人的校准***的仰视图。

附图标记说明

1 水平多关节型机器人

2 基座

2b 第一基准面(基准面)

2c 第二基准面(基准面)

5a 水平多关节型机器人的前端

10 校准***

21 定位夹具的第一侧面(定位面)

22 定位夹具的第二侧面(定位面)

24 定位夹具的底面(定位面)

S1 设置步骤

S2 安装步骤

S3 制动解除步骤

S4 定位步骤

具体实施方式

下面参照附图对根据本发明的实施方式的水平多关节型机器人的校准***进行说明。

图1是表示根据本实施方式的水平多关节型机器人1的校准***10的示意图。如图1所示，水平多关节型机器人(以下仅称“机器人”)1的校准***10具备：第一基准面2b和第二基准面2c，其形成于机器人1的基座2上；设置面30，其设置机器人1的基座2；以及平板状的定位夹具20，其安装于机器人1的第二臂5的前端5a。机器人1具备：基座2；旋转体3，其被支撑为相对于基座2能够围绕竖直的第一轴J1旋转；第一臂4，其被支撑相对于旋转体3能够围绕竖直的第二轴J2旋转；以及第二臂5，其相对于第一臂4能够沿着与竖直方向平行的第三轴J3上下移动，并且能够围绕第四轴J4旋转。

机器人1的四个轴J1～J4分别由未图示的四个马达的旋转轴的旋转驱动。每个马达均具备检测马达的旋转角度的未图示的编码器。机器人1具备控制装置6，该控制装置6使用由编码器检测出的各个马达的旋转角度，对各个马达进行反馈控制。

机器人1的位于基座2的底面侧的板部2a通过螺栓固定于设置面30上。如图1所示，在基座2的板部2a的拐角形成有以与设置面30正交的方式形成的第一基准面(基准面)2b和第二基准面(基准面)2c。第一基准面2b与第二基准面2c是被加工为彼此正交，且具有一定程度以上的平面度的平面。由于机器人1重量重，因此本实施方式的设置面30形成为具有高的刚性。设置面30被加工为具有一定程度以上的平面度。

定位夹具20通过螺栓安装于机器人1的第二臂5的前端5a。定位夹具20是用于校准机器人1的原点的夹具。如图2所示，定位夹具20具有从矩形的平板形状切除掉一部分长方体的形状后的形状。定位夹具20上形成有：沿厚度方向贯穿的四个螺栓***孔23；作为切除掉的形状的一个侧面的第一侧面(定位面)21；作为切除掉的形状的另一侧面的第二侧面(定位面)22；以及安装于机器人1的前端5a时朝向下侧的底面(定位面)24。第一侧面21、第二侧面22和底面24是彼此正交的平面，并被加工为具有一定程度以上的平面度。

下面根据图3所示的机器人1的校准方法的流程图，对校准机器人1的原点的处理进行说明。在图3所示校准方法中，首先，执行设置步骤，将机器人1设置在设置面30上(步骤S1)。设置于设置面30上的机器人1的基座2通过螺栓固定于设置面30上。接着，执行安装步骤，在设置于设置面30的机器人1的第二臂5的前端5a安装定位夹具20(步骤S2)。通过将***定位夹具20的四个螺栓***孔23的螺栓紧固于形成在第二臂5的前端5a的螺栓孔，从而将定位夹具20安装于机器人1的前端5a。

接着，执行制动解除步骤，解除马达的制动功能，所述马达通过控制装置6驱动机器人1的各个轴J1～J4(步骤S3)。若制动功能解除，则操作人员能够通过手动移动安装有定位夹具20的机器人1的前端5a。接着，执行定位步骤，将定位夹具20的第一侧面21、第二侧面22和底面24分别按压于机器人1的基座2的第一基准面2b和第二基准面2c、设置面30上(步骤S4)。

图4和图5中示出了执行定位步骤的处理时的基座2和设置面30与定位夹具20的位置关系。如图4所示，被按压的定位夹具20的底面24与设置面30接触。如图5所示，定位夹具20的第一侧面21与机器人1的基座2的第一基准面2b接触，定位夹具20的第二侧面22与基座2的第二基准面2c接触。

若执行了图3的定位步骤的处理，则由控制装置6执行机器人1的原点的校准(步骤S5)。在步骤S5的处理中，定位夹具20被按压于设置面30和基座2上，定位夹具20不动的状态下的机器人1的前端5a的位置被设定为，相对于机器人1的原点确定于预定的角度位置的校准位置。由此，机器人1的原点得到校准，机器人1的校准方法结束。

这样根据本实施方式的机器人1的校准***10，在设置于设置面30上的机器人1的前端5a安装有定位夹具20。在机器人1的制动功能被解除的状态下，通过将定位夹具20的底面24、第一侧面21和第二侧面22分别按压于设置面30、机器人1的基座2的第一基准面2b和第二基准面2c，从而校准机器人1的原点。

在本实施方式的机器人1的原点的校准中，利用设置有机器人1的设置面30作为用于规定沿着重力方向的方向的一个基准面。设置面30因要设置自身重量重的机器人1，因此形成为具有高刚性。因此，在机器人1的制动功能被解除，机器人1的前端5a能够自由移动的状态下，即使将安装于前端5a的定位夹具20的底面24按压于设置面30上，设置面30也不会发生挠曲，前端5a相对于设置面30的位置也不会发生变动。因此，根据具有设置面30、形成于机器人1的基座2上的第一基准面2b和第二基准面2c、以及定位夹具20的本实施方式的机器人1的校准***10，执行更高精度的机器人1的原点的校准。由于无需为了校准机器人1的原点而准备高刚性的其他部件代替用于与定位夹具20接触的设置面30，因而能够提供价格低且重量轻的校准用夹具。

在上述实施方式中，对机器人1的校准***10的一个示例进行了说明，但机器人1的校准***10能够进行多种变形。例如，关于用于校准机器人1的原点的定位夹具20的第一侧面21和第二侧面22的形状、以及形成于机器人1的基座2上的第一基准面2b和第二基准面2c的形状，也可以是与设置面30不同的相交的两个平面，以代替彼此接触的两个正交的平面。具体地，例如，定位夹具20的第一侧面21和基座2的第一基准面2b也可以是相对于设置面30彼此倾斜45度而接触的平面。

还可以在相对于设置面30和基座2位置固定的基座夹具上形成与设置面30相交且彼此相交的两个基准面，以代替直接形成于作为机器人1的一部分的基座2上的基准面2b和基准面2c。由于制动功能解除后的机器人1的自身重量由设置面30承受，因此基座夹具无需具有高刚性，能够使基座夹具价格低且小型化。

为了校准由三个轴定义的座標系中的机器人1的原点，代替形成于基座2上的基准面2b和基准面2c，还可以在基座2的侧面形成与第一轴J1相交且用于规定彼此相交的两个轴的曲面，该第一轴J1与设置面30正交，定位夹具20具有同时与设置面30和该曲面接触的底面24和曲面。在该情况下，通过将安装于机器人1的前端5a的定位夹具20的底面24按压于设置面30上，从而定义高度方向的基准点，通过将形成于定位夹具20上的曲面的侧面按压于形成于基座2的曲面上，从而能够确定在包括高度方向的基准点的平面上的原点。这样，当定位面按压于设置面30和基准面上时，只要为能够规定与彼此相交的三个方向平行的轴的设置面和基准面以及定位面即可。彼此相交的三个方向可以不是彼此正交的三个方向，只要是互不相同的三个方向即可。

Claims (4)

1.一种水平多关节型机器人的校准***，其特征在于，具备：

设置面，其设置水平多关节型机器人的基座；

基准面，其设置于所述基座上并与所述设置面相交，且规定彼此相交的两个方向；以及

定位夹具，其安装于所述水平多关节型机器人的前端，并具有分别与所述设置面和所述基准面同时接触的三个方向的定位面，

所述基座经由位于所述基座的底面侧的板部安装在所述设置面上。

2.根据权利要求1所述的水平多关节型机器人的校准***，其特征在于，

所述设置面和所述基准面为彼此正交的三个平面。

3.根据权利要求1或2所述的水平多关节型机器人的校准***，其特征在于，

在所述基座上形成有所述基准面。

4.一种水平多关节型机器人的校准方法，其特征在于，包括：

设置步骤，将水平多关节型机器人的基座设置于设置面上；

安装步骤，在所述水平多关节型机器人的前端安装定位夹具；

制动解除步骤，解除所述水平多关节型机器人的制动功能；以及

定位步骤，将形成于所述定位夹具上的三个方向的定位面分别按压于所述设置面和基准面上，所述基准面设置于所述基座上并与所述设置面相交，且规定彼此相交的两个方向，

所述基座经由位于所述基座的底面侧的板部安装在所述设置面上。

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