一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及機(jī)器人運動測量領(lǐng)域，特別是指一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中對機(jī)器人的運動普遍采用激光跟蹤儀的方法，通過激光測量得到機(jī)器 人末端運動在激光跟蹤儀坐標(biāo)系下的軌跡，具體的是通過空間測量模擬出機(jī)器人運動是依 靠測量設(shè)備得到標(biāo)定參數(shù)值，因此對硬件設(shè)備可靠性，測量環(huán)境都非常嚴(yán)格，而激光跟蹤儀 不但對環(huán)境、溫度、濕度均有較高要求，測量過程相對復(fù)雜，設(shè)備安裝要求嚴(yán)格，且設(shè)備成本 尚。
[0003] 亟待出現(xiàn)一種即可簡化測量手段又可大大降低測量成本的機(jī)器人運動測量方法。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型公開的一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中激光 測距儀測量復(fù)雜且成本高的技術(shù)問題。
[0005] 本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，包 括設(shè)置于被測機(jī)器人末端的四維萬向節(jié)、頂角設(shè)置有距離傳感器的等邊三角形支架、數(shù)據(jù) 傳輸裝置和數(shù)據(jù)處理裝置；所述等邊三角形支架相對機(jī)器人固定設(shè)置；所述距離傳感器通 過數(shù)據(jù)傳輸裝置連接數(shù)據(jù)處理裝置。
[0006] 進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集裝置采集的頻率不小于400HZ。
[0007] 優(yōu)選地，所述距離傳感器為拉繩編碼器，所述等邊三角形支架通過拉繩固定連接 于四維萬向節(jié)。
[0008] 進(jìn)一步地，所述拉繩編碼器為2500線的相對編碼器或17位的絕對編碼器。
[0009] 進(jìn)一步地，所述拉繩編碼器連接采集卡和工業(yè)PC。
[0010] 本實用新型公開的一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，通過計算設(shè)置于機(jī)器人 末端的四維萬向節(jié)與位置傳感器之間距離，通過采集裝置傳輸給數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行處理， 得到機(jī)器人的運動軌跡，在大大簡化測量方法的基礎(chǔ)上，大大降低測量成本，加快測量效 率；本實用新型可實時測量機(jī)器人的運動精度、定位精度、重復(fù)定位精度、升降速曲線、加速 度曲線、實際運動位移等數(shù)據(jù)；本實用新型可以作為單關(guān)節(jié)運動或多軸聯(lián)動的運動性能參 數(shù)調(diào)節(jié)輔助檢測裝置，能夠全方位測量出機(jī)械設(shè)備本體和控制系統(tǒng)參數(shù)是否匹配。
【附圖說明】
[0011] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012] 圖I :本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2 :拉線手臂運動學(xué)模型；
[0014] 其中：1、機(jī)器人末端；2、四維萬向節(jié)；3、等邊三角形支架；4、距離傳感器。
【具體實施方式】
[0015] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0016] 本實用新型公開的一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，包括設(shè)置于被測機(jī)器人 末端的四維萬向節(jié)、頂角設(shè)置有距離傳感器的等邊三角形支架、數(shù)據(jù)傳輸裝置和數(shù)據(jù)處理 裝置；所述等邊三角形支架相對機(jī)器人固定設(shè)置；所述距離傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸裝置連接 數(shù)據(jù)處理裝置。
[0017] 進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集裝置采集的頻率不小于400HZ。
[0018] 優(yōu)選地，所述距離傳感器為拉繩編碼器，所述等邊三角形支架通過拉繩固定連接 于四維萬向節(jié)。進(jìn)一步地，所述拉繩編碼器為2500線的相對編碼器或17位的絕對編碼器。 進(jìn)一步地，所述拉繩編碼器連接采集卡和工業(yè)PC。
[0019] 本實用新型測量機(jī)器人運動包括以下步驟：a、在被測機(jī)器人末端1設(shè)置四維萬向 節(jié)2山、在等邊三角形支架3頂角處設(shè)置距離傳感器4,并記錄距離傳感器4之間安裝距離； c、等邊三角形支架3相對機(jī)器人固定設(shè)置；d、通過距離傳感器4采集裝置對四維萬向節(jié)2 的位置進(jìn)行采集，并傳輸給數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0020] 優(yōu)化地，所述步驟d中數(shù)據(jù)采集裝置采集的頻率不小于400HZ。進(jìn)一步地，所述步 驟d中數(shù)據(jù)處理裝置通過正運動學(xué)算法計算四維萬向節(jié)2位置坐標(biāo)，并通過
得到機(jī)器人的運動軌跡。
[0021] 優(yōu)化地，所述距離傳感器4為拉繩編碼器，所述等邊三角形支架3通過拉繩固定連 接于四維萬向節(jié)2。優(yōu)化地，所述拉繩編碼器為2500線的相對編碼器或17位的絕對編碼 器。優(yōu)化地，所述拉繩編碼器連接采集卡和工業(yè)PC。
[0022] 本實用新型中設(shè)置于機(jī)器人末端1的四維萬向節(jié)2可以達(dá)到測量機(jī)器人運動范圍 與測量范圍相吻合的目的。
[0023] 具體實施例1 :
[0024] 距離傳感器4采用非接觸式傳感器，所述距離傳感器4設(shè)置于等邊三角形支架3 上，當(dāng)機(jī)器人帶動四維萬向節(jié)2運動時，距離傳感器4檢測四維萬象器2實時運動的坐標(biāo)信 息，并通過正運動學(xué)算法計算機(jī)器人的運動軌跡。
[0025] 具體實施例2 :
[0026] 結(jié)合圖1可知，距離傳感器4為接觸式傳感器，即拉繩編碼器，拉繩編碼器的拉繩 固定連接于四維萬向節(jié)2,當(dāng)機(jī)器人末端1帶動四維萬向節(jié)2進(jìn)行運動時，固定于四維萬向 節(jié)2上的拉線跟隨其運動，拉繩編碼器以400HZ的采集頻率采集編碼器脈沖值，采集卡與編 碼器ABZ信號連接，工業(yè)PC得到時間脈沖值后按著編碼器參數(shù)將脈沖值換算成拉線長度 值，根據(jù)參數(shù)和拉線長度值計算連接節(jié)點的坐標(biāo)值，通過正運動學(xué)算法計算完成。
[0027] 四軸并聯(lián)拉線手臂運動學(xué)模型如圖2所示：根據(jù)支架安裝參數(shù)para，三路輸入數(shù) 據(jù)h、1 2、I3，建立一個幾何四面體模型，假設(shè)坐標(biāo)系原點在I1與支架的交點A上，AB長度為 a，BC長度為b，AC長度為c，假設(shè)圖中D點坐標(biāo)為[xd, yd, zd],三軸測量坐標(biāo)系原點位于A點， AB方向為X軸方向，C點位于Y軸正方向。由此得到A點坐標(biāo)[0, 0, 0]，B點坐標(biāo)[a，0, 0]， C 點坐標(biāo)[a/2^/2,0]'
[0028] 由此可建立方程組：
已知I1, 12, 13, a求D 點坐標(biāo)[xd，yd，zd]，即得到待測點在測量坐標(biāo)系下的位置。按照2. 5ms時間采集的數(shù)據(jù)計算 出末端值，一秒內(nèi)即可得到末端400個點的軌跡圖，以此類推，在采集時間范圍內(nèi)，待測機(jī) 械的軌跡均可由測量軟件模擬得到。
[0029] 本實用新型公開的一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，通過計算設(shè)置于機(jī)器人 末端1的四維萬向節(jié)2與位置傳感器4之間距離，通過采集裝置傳輸給數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行 處理，得到機(jī)器人的運動軌跡，在大大簡化測量方法的基礎(chǔ)上，大大降低測量成本，加快測 量效率；本實用新型可實時測量機(jī)器人的運動精度、定位精度、重復(fù)定位精度、升降速曲線、 加速度曲線、實際運動位移等數(shù)據(jù)；本實用新型可以作為單關(guān)節(jié)運動或多軸聯(lián)動的運動性 能參數(shù)調(diào)節(jié)輔助檢測裝置，能夠全方位測量出機(jī)械設(shè)備本體和控制系統(tǒng)參數(shù)是否匹配。
[0030] 當(dāng)然，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該 可以根據(jù)本實用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實 用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，其特征在于：包括設(shè)置于被測機(jī)器人末端的 四維萬向節(jié)、頂角設(shè)置有距離傳感器的等邊三角形支架、數(shù)據(jù)傳輸裝置和數(shù)據(jù)處理裝置；所 述等邊三角形支架相對機(jī)器人固定設(shè)置；所述距離傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸裝置連接數(shù)據(jù)處理 裝置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，其特征在于：所述數(shù) 據(jù)采集裝置采集的頻率不小于400HZ。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，其特征在于：所 述距離傳感器為拉繩編碼器，所述等邊三角形支架通過拉繩固定連接于四維萬向節(jié)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，其特征在于：所述拉 繩編碼器為2500線的相對編碼器或17位的絕對編碼器。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，其特征在于：所述拉 繩編碼器連接采集卡和工業(yè)PC。
【專利摘要】本實用新型公開的一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，包括設(shè)置于被測機(jī)器人末端的四維萬向節(jié)、頂角設(shè)置有距離傳感器的等邊三角形支架、數(shù)據(jù)傳輸裝置和數(shù)據(jù)處理裝置；所述等邊三角形支架相對機(jī)器人固定設(shè)置；所述距離傳感器通過數(shù)據(jù)傳輸裝置連接數(shù)據(jù)處理裝置。本實用新型公開的一種三軸動態(tài)測量機(jī)器人運動的裝置，通過計算設(shè)置于機(jī)器人末端的四維萬向節(jié)與位置傳感器之間距離，通過采集裝置傳輸給數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行處理，得到機(jī)器人的運動軌跡，在大大簡化測量方法的基礎(chǔ)上，大大降低測量成本，加快測量效率。
【IPC分類】G01C15/00
【公開號】CN204988283
【申請?zhí)枴緾N201520621249
【發(fā)明人】谷菲
【申請人】成都卡諾普自動化控制技術(shù)有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年8月18日