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