一種工業(yè)機(jī)器人零位標(biāo)定方法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)器人零位標(biāo)定方法，包括：將雙軸傾角傳感器安裝在2軸上，并保持傾角傳感器坐標(biāo)系與2軸坐標(biāo)系的平行關(guān)系，通過控制1、2軸運(yùn)動(dòng)同時(shí)獲得機(jī)器人底座的兩個(gè)傾斜角（即參考零位）和2軸的零位角；然后將雙軸傾角傳感器安裝在6軸上，保持傾角傳感器坐標(biāo)系與機(jī)器人6軸坐標(biāo)系的平行關(guān)系，通過辨識的方法獲得3-6軸的零位。本發(fā)明僅需進(jìn)行兩次儀器安裝及人工操作即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器人的零位標(biāo)定，節(jié)省了輔助夾具以及機(jī)器人安裝面（或安裝孔）的制造費(fèi)用，并可提高機(jī)器人的零位對準(zhǔn)精度，節(jié)省了零位標(biāo)定的操作時(shí)間?！緦＠f明】一種工業(yè)機(jī)器人零位標(biāo)定方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)定技術(shù)，特別是一種6自由度工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)零位標(biāo)定方法。【
背景技術(shù)：
】[0002]機(jī)器人精度有重復(fù)定位精度和絕對定位精度之分，前者主要決定于關(guān)節(jié)回差、控制分辨率等因素，后者則主要由DH參數(shù)、關(guān)節(jié)及連桿變形等誤差組成。隨著機(jī)器人專用減速器及伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用，機(jī)器人重復(fù)定位精度已趨近當(dāng)前制造技術(shù)的極限水平，而絕對定位精度仍有很大的提升空間。近年來，離線編程技術(shù)、機(jī)器人視覺控制技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用層出不窮，對機(jī)器人絕對定位精度的要求也越來越高。[0003]在影響機(jī)器人絕對定位精度的因素中，零位誤差所占比重高達(dá)97%，成為必須首要解決的機(jī)器人誤差因素。機(jī)器人零位誤差是指機(jī)器人各活動(dòng)關(guān)節(jié)在初始位置(即機(jī)器人零位值)時(shí)的相對誤差值。機(jī)器人零位標(biāo)定的目標(biāo)是則是對零位誤差值進(jìn)行辨識和補(bǔ)償。當(dāng)前的機(jī)器人零位標(biāo)定方法主要可分為兩類，一類是通過算法辨識的方法，即首先建立零位誤差的誤差模型，再借助外界測量設(shè)備或幾何約束關(guān)系對誤差進(jìn)行離線或在線辨識，如Newman在“CalibrationofaMotomanP8robotbasedonlasertracking，，一文中提出的基于激光線約束的標(biāo)定方法，南京理工大學(xué)的劉永在“DevelopmentandSensitivityAnalysisofaPortableCalibrationSystemforJointOffsetofIndustrialRobot，，一文中提出的基于PSD測量的點(diǎn)約束標(biāo)定方式，MIT的Meggiolaro在“Manipulatorcalibrationusingasingleendpointcontactconstraint，，一文中提出的基于末端點(diǎn)約束的標(biāo)定方式；另一類零位標(biāo)定方法是通過機(jī)器人處于零位值時(shí)的幾何關(guān)系(水平或垂直)確定零位值，如OTC機(jī)器人采用的軸銷定位方法，這種方法需要事先在機(jī)器人本體上加工出各軸對應(yīng)的對準(zhǔn)孔(或輔助工裝)，機(jī)器人零位校準(zhǔn)時(shí)依次移動(dòng)機(jī)器人的1-6個(gè)關(guān)節(jié)，靠插入定位銷的方式實(shí)現(xiàn)機(jī)器人零位的校準(zhǔn)。以上兩種方法中，前一種方法雖然精度較高，但操作過程繁復(fù)、測量設(shè)備昂貴等方面的原因一般用于科研活動(dòng)中，后一種方法則因?yàn)樵砗唵?、方法?shí)用，已被機(jī)器人制造商廣泛采用。[0004]雖然后一種方法操作簡便，但需要事先對機(jī)器人的定位孔或定位面進(jìn)行加工，并制造出相應(yīng)的輔助工裝夾具，且校準(zhǔn)過程需要各軸逐次校準(zhǔn)，每校準(zhǔn)一次均需安裝相應(yīng)的夾具(一般6自由度的機(jī)器人至少需要安裝4次)，校準(zhǔn)時(shí)需要不斷調(diào)整機(jī)器人關(guān)節(jié)，整個(gè)過程十分耗時(shí)且精度遠(yuǎn)不及前一種方法。【
發(fā)明內(nèi)容】[0005]鑒于以上內(nèi)容，有必要提出一種精確、省時(shí)的機(jī)器人零位標(biāo)定方法。[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:調(diào)整機(jī)器人I軸至初始位置，并在機(jī)器人2軸上安裝雙軸傾角傳感器，安裝時(shí)使傾角傳感器的X軸及Y軸分別與機(jī)器人2軸建模坐標(biāo)系的X軸和Y軸平行；調(diào)整機(jī)器人的2軸使其坐標(biāo)系的X軸至水平狀態(tài)，即使雙軸傾角傳感器的X軸顯示為O，并記錄Y軸的讀數(shù)β;鎖定機(jī)器人2-6軸，將機(jī)器人I軸從初始位置轉(zhuǎn)動(dòng)180°，記錄雙軸傾角傳感器X軸的讀數(shù)λ;將機(jī)器人I軸返回至初始位置，2軸移動(dòng)至α=λ/2角位置，將此位置設(shè)為雙軸傾角傳感器的參考零位，并將此位置確定為2軸的零位；將雙軸傾角傳感器安裝在機(jī)器人6軸法蘭上，，安裝時(shí)保證傾角傳感器的X軸及Y軸與機(jī)器人6軸建模坐標(biāo)系的X軸和Y軸之間的平行關(guān)系；通過參數(shù)辨識的方法獲得3-6軸的零位誤差；利用步驟1-5獲得的機(jī)器人零位偏差ΛΘ2-Λθ6對機(jī)器人進(jìn)行零位補(bǔ)償，完成標(biāo)定。[0007]優(yōu)選的，步驟①至步驟⑥所述機(jī)器人1-6軸分別為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人1-6個(gè)自由度的驅(qū)動(dòng)軸或傳動(dòng)臂。[0008]優(yōu)選的，步驟①所述的機(jī)器人2軸建模坐標(biāo)系的Z軸與機(jī)器人2軸關(guān)節(jié)軸線到3軸關(guān)節(jié)軸線的公垂線方向平行，Y軸與機(jī)器人2軸關(guān)節(jié)軸線平行，X軸參考右手定則確定。[0009]優(yōu)選的，步驟⑤所述的機(jī)器人6軸建模坐標(biāo)系的X軸及Y軸(或Y軸及X軸)分別與6軸的關(guān)節(jié)軸線及5軸關(guān)節(jié)軸線平行，Z軸方向參考右手定則確定。[0010]優(yōu)選的，步驟②及步驟⑤所述的α角及β角分別為機(jī)器人在初始位置時(shí)沿X軸和Y軸的底面傾斜角。[0011]優(yōu)選的，步驟④所述的機(jī)器參數(shù)辨識方法中機(jī)器人3-6軸的關(guān)節(jié)零位誤差ΛΘ3-Λθ6具體步驟為:首先獲得雙軸傾角傳感器測量角λ和β與3-6軸關(guān)節(jié)角θ3-θ6之間的關(guān)系式，并對其求導(dǎo)得至“【權(quán)利要求】1.一種工業(yè)機(jī)器人零位標(biāo)定方法，其特征在于步驟如下:①調(diào)整機(jī)器人I軸至初始零位置，并在機(jī)器人2軸上安裝雙軸傾角傳感器，安裝時(shí)使傾角傳感器的X軸及Y軸分別與機(jī)器人2軸建模坐標(biāo)系的X軸和Y軸平行；②調(diào)整機(jī)器人的2軸使其坐標(biāo)系的X軸至水平狀態(tài)，即使雙軸傾角傳感器的X軸顯示為O，并記錄Y軸的讀數(shù)β；③鎖定機(jī)器人2-6軸，將機(jī)器人I軸從初始位置轉(zhuǎn)動(dòng)180°，記錄雙軸傾角傳感器X軸的讀數(shù)入;④將機(jī)器人I軸返回至初始零位置，2軸移動(dòng)至α=λ/2的角位置，將此位置設(shè)為雙軸傾角傳感器的參考零位，并將此位置確定為2軸的零位；⑤將雙軸傾角傳感器安裝在機(jī)器人6軸法蘭上，，安裝時(shí)保證傾角傳感器的X軸及Y軸與機(jī)器人6軸建模坐標(biāo)系的X軸和Y軸之間的平行關(guān)系；通過參數(shù)辨識的方法獲得3-6軸的零位誤差；⑥利用步驟1-5獲得的機(jī)器人零位偏差△Θ3-Λ06對機(jī)器人進(jìn)行零位補(bǔ)償，完成標(biāo)定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人零位標(biāo)定方法，其特征在于步驟①至步驟⑥所述機(jī)器人1-6軸分別為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人1-6個(gè)自由度的驅(qū)動(dòng)軸或傳動(dòng)臂。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人零位標(biāo)定方法，其特征在于步驟①所述的機(jī)器人2軸建模坐標(biāo)系的Z軸與機(jī)器人2軸關(guān)節(jié)軸線到3軸關(guān)節(jié)軸線的公垂線方向平行，Y軸與機(jī)器人2軸關(guān)節(jié)軸線平行，X軸參考右手定則確定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人零位標(biāo)定方法，其特征在于步驟⑤所述的機(jī)器人6軸建模坐標(biāo)系的X軸及Y軸(或Y軸及X軸)分別與6軸的關(guān)節(jié)軸線及5軸關(guān)節(jié)軸線平行，Z軸方向參考右手定則確定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人零位標(biāo)定方法，其特征在于步驟②及步驟⑤所述的α角及β角分別為機(jī)器人在初始位置時(shí)沿X軸和Y軸的底面傾斜角。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人零位標(biāo)定方法，其特征在于步驟④所述的機(jī)器參數(shù)辨識方法中機(jī)器人3-6軸的關(guān)節(jié)零位誤差ΛΘ3-Λθ6具體步驟為:①首先獲得雙軸傾角傳感器測量角λ和β與3-6軸關(guān)節(jié)角θ3-θ6之間的關(guān)系式，并對其求導(dǎo)得到:【文檔編號】B25J9/10GK103659806SQ201210326280【公開日】2014年3月26日申請日期:2012年9月6日優(yōu)先權(quán)日:2012年9月6日【發(fā)明者】馮亞磊,曲道奎,徐方,李學(xué)威申請人:沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司