CN212553846U - 机器人空间物***姿自动标定*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人空间物***姿自动标定***，包括机器人***、标定辅助治具和位姿测量机构，机器人***具有机器人和控制器；标定辅助治具具有一与被标定对象的几何形状尺寸相配合的标定基体和一设于标定基体上表面中心处的标定球；位姿测量机构具有一装于机器人末端上的位置探测器，位置探测器在机器人带动下能够实现对标定辅助治具及被标定对象进行若干点位探测，并传信给控制器，控制器对该若干点位基于机器人坐标系的位置信息进行计算后，得出标定辅助治具和被标定对象的参考几何点位置信息，实现位姿标定。该标定***可实现在机器人应用现场更换被标定对象后快速、精准地完成自动标定，提升了生产的精确性和生产效率。

Description

机器人空间物***姿自动标定***

技术领域

本实用新型涉及机器人测量技术领域，具体提供一种机器人空间物***姿自动标定***。

背景技术

目前在机器人的一些应用中，现场物料Tray盘不能快速实现高精度的替换摆放，导致针对上一料盘示教的机器人操作点位不能良好地匹配替换后的Tray盘，都需要人工进行针对性的标定，重新示教匹配的点位，这不仅明显影响了生产效率，而且标定的精度效果也因人而异，精确性和稳定性欠佳。

有鉴于此，特提出本实用新型。

发明内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种机器人空间物***姿自动标定***，其结构简单、合理，可实现在机器人应用现场更换被标定对象后快速、精准地完成自动标定，既提升了生产的精确性和稳定性，又提升了生产效率。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人空间物***姿自动标定***，包括机器人***、标定辅助治具和位姿测量机构，其中，所述机器人***具有机器人和用于控制所述机器人动作的控制器；所述标定辅助治具具有一与被标定对象的几何形状尺寸相配合并用于自由放置于被标定对象上的标定基体和一定位设置于所述标定基体的上表面中心处的标定球；所述位姿测量机构具有一安装于所述机器人末端上的位置探测器，所述位置探测器在所述机器人的带动下能够实现对所述标定辅助治具及所述被标定对象进行若干点位探测，且所述位置探测器还将所探测的若干点位的到位信号传信给所述控制器，所述控制器对该若干点位基于所述机器人坐标系的位置信息进行计算后，得出所述标定辅助治具和所述被标定对象的参考几何点位置信息，实现对所述标定辅助治具和所述被标定对象进行位姿标定。

作为本实用新型的进一步改进，所述机器人采用六轴机器人、SCARA机器人、Delta机器人和码垛机器人中的任意一种。

作为本实用新型的进一步改进，所述标定基体呈长方体结构，在所述标定基体的上表面中心处垂直且固定设置有一圆柱体状的支撑柱，所述标定球固定设置于所述支撑柱的顶端上；

所述位置探测器通过一夹具安装于所述机器人的末端上，且所述位置探测器还具有探针。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过所述位置探测器对所述标定辅助治具进行若干点位探测，得出所述标定辅助治具基于所述机器人基坐标系的参考点位置坐标，并进而推导出被标定对象基于所述机器人基坐标系的参考点位置坐标，从而实现对被标定对象及所述标定辅助治具进行快速、精准的位姿标定。借此，本实用新型可实现在机器人应用现场更换被标定对象(如Tray盘)后快速、精准地完成自动标定，有效避免了人工干预对于标定精度性能的影响，既提升了生产的精确性和稳定性，又提升了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型所述机器人空间物***姿自动标定***的结构示意图；

图2为图1所示机器人空间物***姿自动标定***的局部结构示意图；

图3为本实用新型所述标定辅助治具的结构示意图；

图4为本实用新型所述标定辅助治具放置于所述被标定对象上的剖面结构示意图。

结合附图，作以下说明：

1—机器人；2—标定辅助治具；20—标定基体；21—标定球；3—位置探测器；30—探针。

具体实施方式

以下藉由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。于本说明书中所述的“第一”、“第二”等仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围。

实施例1：

请参阅附图1和2所示，分别为本实用新型所述机器人空间物***姿自动标定***的结构示意图及局部结构示意图。本实用新型所述的机器人空间物***姿自动标定***，包括机器人***、标定辅助治具2和位姿测量机构，其中，所述机器人***具有机器人1和用于控制所述机器人1动作的控制器；所述标定辅助治具2具有一与被标定对象(如Tray盘的某料槽位)的几何形状尺寸相精密配合并用于自由放置于被标定对象上的标定基体20和一定位设置于所述标定基体20的上表面中心处的标定球21，所述标定球21起引导、验证作用；所述位姿测量机构具有一安装于所述机器人1末端上的位置探测器3，所述位置探测器3在所述机器人1的带动下能够实现对所述标定辅助治具2及所述被标定对象进行若干点位探测，且所述位置探测器3还将所探测的若干点位的到位信号传信给所述控制器，所述控制器对该若干点位基于所述机器人1坐标系的位置信息进行计算后，得出所述标定辅助治具2和所述被标定对象的参考几何点位置信息，实现对所述标定辅助治具2和所述被标定对象进行位姿标定。

在本实施例中，优选的，所述机器人1采用六轴机器人、SCARA机器人、Delta机器人和码垛机器人中的任意一种；当然，本实用新型并不局限于上述几种类型的机器人，只要是具有自身坐标系***的机器人或者操作设备，均可适用。

在本实施例中，优选的，所述标定基体20呈长方体结构，但本实用新型并不局限于长方体结构，其它具有三面且明确彼此相对角度关系的几何体均可适用；在所述标定基体20的上表面中心处垂直且固定设置有一圆柱体状的支撑柱，所述标定球21固定设置于所述支撑柱的顶端上，具体也可参阅附图3和4所示；

所述位置探测器3通过一夹具(如采用管夹，属于公知常识，故在此不做详述)安装于所述机器人1的末端上，且所述位置探测器3还具有探针30，具体可参阅附图2所示。

另外，本实用新型还提供了所述机器人空间物***姿自动标定***的标定方法，按下述步骤进行：

步骤1)：位置初始化，人工引导示教所述机器人1动作，以将所述位置探测器3的探针30移动至目力所能判定的所述标定球21的正上方区域；

步骤2)：所述控制器控制所述机器人1动作，以带动所述位置探测器3对所述标定基体20的三个表面进行若干点位探测，其中，所述标定基体20的三个表面分别为相互垂直的上表面、第一侧立面和第二侧立面；

所述位置探测器3将其探测所述标定基体20上的若干点位时的到位信号传信给所述控制器，所述控制器对该若干点位基于所述机器人1坐标系的位置信息进行计算后，得出所述标定基体20的三个表面的平面方程；

步骤3)：所述控制器根据所得的三个平面方程，计算得出三表面交点P的坐标；

步骤4)：所述控制器根据所得P点的坐标、以及所述标定基体20上表面的长宽尺寸，计算得出所述标定基体20上表面的中心点O的坐标；

步骤5)：所述控制器根据所得中心点O的坐标、以及所述标定基体20的高度h1，计算得出所述被标定对象的参考几何点X坐标；

所述控制器根据所得中心点O的坐标、以及所述标定球21的球心距离所述标定基体20上表面的高度h2，计算得出所述标定球21的球心坐标；

步骤6)：将所述标定球21的球心坐标设定为所述机器人1的工具中心点(即TCP点)，所述机器人1带动所述探针30绕所述标定球21旋转定位，以观察所述探针30与所述标定球21的球面间的距离是否保持一致，实现验证该标定方法的操控精度，确保机器人运行程序实现高精度的重复使用要求。

进一步优选的，上述步骤2)的具体操作方法为：Ⅰ)所述位置探测器3在所述机器人1带动下相对所述标定基体20的上表面(图3示A面)进行移动，以获得所述标定基体20上表面上的N个位置点(N≥3)的到位信号，并还将到位信号传信给所述控制器；所述控制器根据到位信号来记录该N个位置点基于所述机器人1基坐标系的坐标信息，届时，所述控制器还根据所获得的该N个位置点的坐标信息，来计算出所述标定基体20上表面基于所述机器人1基坐标系的平面方程A；

Ⅱ)所述机器人1带动所述位置探测器3的探针30复位至所述标定球21的正上方区域，并调整姿态；随后，所述位置探测器3在所述机器人1带动下相对所述标定基体20的第一侧立面(图3示B面)进行移动，以获得所述标定基体20第一侧立面上的M个位置点(M≥2)的到位信号，并还将到位信号传信给所述控制器；所述控制器根据到位信号来记录该M个位置点基于所述机器人1基坐标系的坐标信息，届时，所述控制器还根据所获得的该M个位置点的坐标信息，来计算出所述标定基体20第一侧立面基于所述机器人1基坐标系的平面方程B；

Ⅲ)所述机器人1带动所述位置探测器3的探针30复位至所述标定球21的正上方区域，并调整姿态；随后，所述位置探测器3在所述机器人1带动下相对所述标定基体20的第二侧立面(图3示C面)进行移动，以获得所述标定基体20第二侧立面上的L个位置点(L≥2)的到位信号，并还将到位信号传信给所述控制器；所述控制器根据到位信号来记录该L个位置点基于所述机器人1基坐标系的坐标信息，届时，所述控制器还根据所获得的该L个位置点的坐标信息，来计算出所述标定基体20第二侧立面基于所述机器人1基坐标系的平面方程C。在探测所述标定基体20的三个表面时，所述机器人1带动所述位置探测器3以给定的进给量靠近被探测表面，且为确保标定精度和效率，进给量的设定值不应过小，但应低于机器人***的定位精度；每完成一次进给运动后，机器人***检测是否接收到所述位置探测器3触发的到位信号，一旦接收到到位信号，即表示成功探测到表面上某点。

综上所述，本实用新型通过所述位置探测器对所述标定辅助治具进行若干点位探测，得出所述标定辅助治具基于所述机器人基坐标系的参考点位置坐标，并进而推导出被标定对象基于所述机器人基坐标系的参考点位置坐标，从而实现对被标定对象及所述标定辅助治具进行快速、精准的位姿标定。借此，本实用新型可实现在机器人应用现场更换被标定对象(如Tray盘)后快速、精准地完成自动标定，有效避免了人工干预对于标定精度性能的影响，既提升了生产的精确性和稳定性，又提升了生产效率。

上述实施方式仅例示性说明本实用新型的功效，而非用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种机器人空间物***姿自动标定***，其特征在于：包括机器人***、标定辅助治具(2)和位姿测量机构，其中，所述机器人***具有机器人(1)和用于控制所述机器人(1)动作的控制器；所述标定辅助治具(2)具有一与被标定对象的几何形状尺寸相配合并用于自由放置于被标定对象上的标定基体(20)和一定位设置于所述标定基体(20)的上表面中心处的标定球(21)；所述位姿测量机构具有一安装于所述机器人(1)末端上的位置探测器(3)，所述位置探测器(3)在所述机器人(1)的带动下能够实现对所述标定辅助治具(2)及所述被标定对象进行若干点位探测，且所述位置探测器(3)还将所探测的若干点位的到位信号传信给所述控制器，所述控制器对该若干点位基于所述机器人(1)坐标系的位置信息进行计算后，得出所述标定辅助治具(2)和所述被标定对象的参考几何点位置信息，实现对所述标定辅助治具(2)和所述被标定对象进行位姿标定。

2.根据权利要求1所述的机器人空间物***姿自动标定***，其特征在于：所述机器人(1)采用六轴机器人、SCARA机器人、Delta机器人和码垛机器人中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的机器人空间物***姿自动标定***，其特征在于：所述标定基体(20)呈长方体结构，在所述标定基体(20)的上表面中心处垂直且固定设置有一圆柱体状的支撑柱，所述标定球(21)固定设置于所述支撑柱的顶端上；所述位置探测器(3)通过一夹具安装于所述机器人(1)的末端上，且所述位置探测器(3)还具有探针(30)。

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