工業(yè)機(jī)器人軌跡與位置檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及了一種檢測(cè)裝置,特別是涉及了一種工業(yè)機(jī)器人軌跡和位置檢測(cè)裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)標(biāo)GB/T 12642列出的工業(yè)機(jī)器人性能試驗(yàn)方法中,其中涉及到工業(yè)機(jī)器人位置 檢測(cè)和軌跡檢測(cè)的方法類別有試驗(yàn)探頭法,軌跡比較法,三邊測(cè)量法,極坐標(biāo)測(cè)量法,三角 測(cè)量法,慣性測(cè)量法,坐標(biāo)測(cè)量法,軌跡描繪法等。在位置與軌跡檢測(cè)方面,目前比較成熟的 方法有激光跟蹤儀法,最新的激光跟蹤儀有萊卡AT960系列激光跟蹤儀,它能利用其內(nèi)部絕 對(duì)測(cè)距儀(AIFM)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)關(guān)節(jié)精確、高速的測(cè)量,其測(cè)量范圍可以達(dá)到直徑 120米。雖然該方法能夠準(zhǔn)確高效的檢測(cè)機(jī)器人,但是存在價(jià)格昂貴的短板。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的在提供了一種工業(yè)機(jī)器人軌跡和位置檢測(cè)裝置,實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人位 置特性和圓弧軌跡特性的檢測(cè)。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005] 本發(fā)明主要由球桿機(jī)構(gòu)、基座、第一旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)、第二旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)和末端 執(zhí)行器組成,其中末端執(zhí)行器包括電磁吸盤和磁性連接桿,電磁吸盤固接在機(jī)器人法蘭盤, 磁性連接桿一端緊緊吸附于電磁吸盤上,磁性連接桿的另一端帶有磁性,并與第一精密小 球通過(guò)球面副連接;第一精密小球經(jīng)球桿機(jī)構(gòu)連接到基座上的第二精密小球,第二精密小 球水平旋轉(zhuǎn)方向連接有第一旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)和第二旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)。
[0006] 所述的球桿機(jī)構(gòu)包括可伸縮纖維桿、高精度位移傳感器、第一主桿和第二主桿,可 伸縮纖維桿的一端與第一精密小球固接,另一端與第一主桿一端相固接,第一主桿內(nèi)部裝 有高精度位移傳感器,高精度位移傳感器與可伸縮纖維桿的伸縮部連接測(cè)量其伸縮量變 化,第一主桿另一端與第二主桿一端之間通過(guò)螺紋副同軸套接,第二主桿另一端固接到第 二精密小球上。
[0007] 所述的第一主桿與第二主桿之間加裝有用以加長(zhǎng)的延長(zhǎng)桿,延長(zhǎng)桿分別與兩個(gè)主 桿之間均通過(guò)螺紋副同軸套接,延長(zhǎng)桿可采用三種不同長(zhǎng)度的第一延長(zhǎng)桿或第二延長(zhǎng)桿或 第三延長(zhǎng)桿。
[0008] 所述的高精度位移傳感器的數(shù)據(jù)線穿過(guò)第一主桿桿側(cè)的小孔連接到計(jì)算機(jī),將可 伸縮纖維桿的伸縮量變化傳輸給計(jì)算機(jī),
[0009] 所述的基座上部安裝有內(nèi)壁為球面的金屬球托,第二精密小球安裝在金屬球托中 并球面接觸,第二精密小球經(jīng)線方向加工有一圈球環(huán),金屬球托內(nèi)壁加工有與第二精密小 球球環(huán)相契合的磁性凹槽,金屬球托球面內(nèi)壁的球心與第二精密小球球心同心,第二主桿 另一端固接到第二精密小球的球環(huán)處。
[0010] 所述的第一旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)包括第一旋轉(zhuǎn)編碼器,基座下部為半閉合空心圓柱結(jié) 構(gòu),第一金屬軸頂端穿過(guò)基座與金屬球托的底部同軸固接;第一金屬軸底端經(jīng)第一聯(lián)軸器 與安裝在基座內(nèi)部的第一旋轉(zhuǎn)編碼器連接,第一旋轉(zhuǎn)編碼器安裝于基座的空心圓柱內(nèi),第 一金屬軸與第二精密小球球心在與水平面垂直的同一軸線上。
[0011] 所述的第二旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)包括第二旋轉(zhuǎn)編碼器,第二金屬軸一端固接到第二精 密小球的側(cè)面中心,第二金屬軸垂直于第二主桿和第一金屬軸,第二金屬軸的軸線通過(guò)第 二精密小球的球心;第二金屬軸的另一端通過(guò)第二聯(lián)軸器與第二旋轉(zhuǎn)編碼器相連接,第二 旋轉(zhuǎn)編碼器安裝于支架上,支架通過(guò)底部安裝的滾輪在基座頂面,并在第二精密小球旋轉(zhuǎn) 帶動(dòng)下繞其圓心旋轉(zhuǎn)。
[0012] 所述第一精密小球和第二精密小球均采用不銹鋼材料。
[0013] 本發(fā)明、實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人位置和軌跡的檢測(cè),在其可伸縮的纖維桿內(nèi)安裝有高 精度位移傳感器,當(dāng)其長(zhǎng)度變化時(shí),內(nèi)桿移入線圈,感應(yīng)系數(shù)發(fā)生變化,檢測(cè)電路將電感信 號(hào)轉(zhuǎn)變成分辨率為〇. Ιμπι位移信號(hào),通過(guò)接口傳入PC機(jī),其精度經(jīng)激光干涉儀檢測(cè)達(dá)±〇. 5μ m(在20°C)。球桿機(jī)構(gòu)通過(guò)高精度位移傳感器,利用兩軸聯(lián)動(dòng)做圓弧運(yùn)動(dòng),從而分析圓弧的 半徑變化和圓弧的軌跡特征。
[0014] 本發(fā)明以第二精密小球的球心為坐標(biāo)原點(diǎn),z軸方向豎直向上,y軸方向與大理石 平板長(zhǎng)邊平行且由基座指向機(jī)器人,X軸方向根據(jù)右手定則而定,建立坐標(biāo)系。通過(guò)第一精 密小球與第二精密小球的球心距離 r,第一旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得的方位角φ,第二旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè) 得的仰角Θ,三個(gè)球坐標(biāo)參數(shù)確定機(jī)器人的實(shí)到位置(x,y,z),由于機(jī)器人的指令位置已知, 從而可以根據(jù)GB/T12642規(guī)定的計(jì)算方法獲取機(jī)器人的位置特性。
[0015] 本發(fā)明通過(guò)讓機(jī)器人運(yùn)行一段圓弧或整圓周,由高精度位移傳感器測(cè)得前述運(yùn)動(dòng) 中半徑的微小偏移量,由BALLBAR V5.8.1軟件將數(shù)據(jù)采集下來(lái),并根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制出機(jī) 器人的實(shí)到軌跡,由于機(jī)器人的指令軌跡已知,從而可以根據(jù)GB/T12642規(guī)定的計(jì)算方法獲 取機(jī)器人的軌跡特性。
[0016] 本發(fā)明具有的有益效果是:
[0017] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的軌跡和位置特性的檢測(cè)獲取,并且通過(guò)加裝不同的延長(zhǎng)桿 從而獲取不同半球面上多組數(shù)據(jù),進(jìn)而使檢測(cè)數(shù)據(jù)不單一。
[0018] 本發(fā)明便于攜帶,安裝拆卸均非常方便,可以滿足現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的需求。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是第二旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)的局部放大示意圖。
[0021] 圖3是第一旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)的局部放大示意圖。
[0022]圖4是第一主桿的透視圖。
[0023]圖5是延長(zhǎng)桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1、電磁吸盤,2、磁性連接桿,3、第一精密小球,4、可伸縮纖維桿,5、第一主 桿,6、第二主桿,7、金屬球托,8、第二精密小球,9、第二旋轉(zhuǎn)編碼器,10、支架,11、第一旋轉(zhuǎn) 編碼器,12、基座,13、大理石平板,14、機(jī)器人,15、計(jì)算機(jī),16、第二聯(lián)軸器,17、第二金屬軸, 18、第一金屬軸,19、第一聯(lián)軸器,20、高精度位移傳感器,21、第一延長(zhǎng)桿,22、第二延長(zhǎng)桿, 23、第三延長(zhǎng)桿。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]如圖1所示,本發(fā)明主要由球桿機(jī)構(gòu)、基座12、第一旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)、第二旋轉(zhuǎn)編碼 器機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行器組成,其中末端執(zhí)行器包括電磁吸盤1和磁性連接桿2,電磁吸盤1固接 在機(jī)器人14法蘭盤,磁性連接桿2-端緊緊吸附于電磁吸盤1上,確保磁性連接桿2與電磁吸 盤1之間不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),磁性連接桿2的另一端帶有磁性,并與第一精密小球3通過(guò)球面 副連接;第一精密小球3經(jīng)球桿機(jī)構(gòu)連接到基座12上的第二精密小球8,第二精密小球8水平 旋轉(zhuǎn)方向連接有第一旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)和第二旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)。
[0027]圖1中為能夠更好的表達(dá)裝置的總體結(jié)構(gòu),工業(yè)機(jī)器人14只起到示意作用,并不表 示其實(shí)際大小。
[0028]如圖1和4所示,球桿機(jī)構(gòu)包括可伸縮纖維桿4、高精度位移傳感器20、第一主桿5和 第二主桿6,可伸縮纖維桿4的一端與第一精密小球3固接,另一端與第一主桿5-端相固接, 第一主桿5內(nèi)部裝有高精度位移傳感器20,高精度位移傳感器20與可伸縮纖維桿4的伸縮部 連接測(cè)量其伸縮量變化,第一主桿5另一端與第二主桿6-端之間通過(guò)螺紋副同軸套接,第 二主桿6另一端固接到第二精密小球8上。
[0029] 第一主桿5與第二主桿6之間加裝有用以加長(zhǎng)的延長(zhǎng)桿,延長(zhǎng)桿分別與兩個(gè)主桿 之間均通過(guò)螺紋副同軸套接,如圖5所示,延長(zhǎng)桿可采用三種不同長(zhǎng)度的第一延長(zhǎng)桿21或第 二延長(zhǎng)桿22或第三延長(zhǎng)桿23。
[0030] 高精度位移傳感器20的數(shù)據(jù)線穿過(guò)第一主桿5桿側(cè)的小孔連接到計(jì)算機(jī)15,將可 伸縮纖維桿4的伸縮量變化傳輸給計(jì)算機(jī)15,
[0031 ]如圖3所示,基座12上部安裝有內(nèi)壁為球面的金屬球托7,第二精密小球8安裝在金 屬球托7中并球面接觸,第二精密小球8經(jīng)線方向加工有一圈球環(huán),金屬球托7內(nèi)壁加工有與 第二精密小球8球環(huán)相契合的磁性凹槽,金屬球托7球面內(nèi)壁的球心與第二精密小球8球心 同心,第二主桿6另一端固接到第二精密小球8的球環(huán)處。
[0032] 如圖3所示,第一旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)構(gòu)包括第一旋轉(zhuǎn)編碼器11,基座12下部為半閉合空 心圓柱結(jié)構(gòu),第一金屬軸18頂端穿過(guò)基座12與金屬