工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)校準(zhǔn)裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)校準(zhǔn)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中重要的部件之一。通常，需要在工業(yè)機(jī)器人的機(jī)器臂上安裝執(zhí)行具體的制造任務(wù)的工具(或稱執(zhí)行器)來進(jìn)行制造。由于工業(yè)機(jī)器人工具直接與加工的對(duì)象物體相接觸，工業(yè)機(jī)器人末端工具的坐標(biāo)精度與最終運(yùn)行的效果高度相關(guān)，因此需要提高工業(yè)機(jī)器人末端工具的坐標(biāo)精度。
[0003]通常，將工具端部相對(duì)于工業(yè)機(jī)器人末端坐標(biāo)系的坐標(biāo)的校準(zhǔn)或標(biāo)定稱為對(duì)工具坐標(biāo)校準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用中，工具以及夾具的微小變化都會(huì)使得工業(yè)機(jī)器人的工具坐標(biāo)不準(zhǔn)確，而工具末端中心點(diǎn)位置的誤差將影響到機(jī)器人工具的位置及姿態(tài)，從而導(dǎo)致應(yīng)用過程中運(yùn)動(dòng)的偏差，致使具有高精度需求的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用無法順利完成。為了校準(zhǔn)工具坐標(biāo)，通常需要通過人工將工具的末端移動(dòng)到一個(gè)由例如圓錐體尖端標(biāo)識(shí)的位置(這一過程通常被稱為“示教”)。由此使得工業(yè)機(jī)器人的控制器能夠計(jì)算獲得工具末端的坐標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于工具坐標(biāo)的校準(zhǔn)。然而，進(jìn)行人工示教的過程耗時(shí)長(zhǎng)，且精度得不到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)校準(zhǔn)裝置和方法，以自動(dòng)的方式來進(jìn)行工具坐標(biāo)校準(zhǔn)中的示教，提高校準(zhǔn)效率和校準(zhǔn)精度。
[0005]第一方面，提供一種工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)校準(zhǔn)裝置，包括:
[0006]校準(zhǔn)磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，用于固定在所述工業(yè)機(jī)器人的工具上，產(chǎn)生校準(zhǔn)磁場(chǎng)；
[0007]檢測(cè)裝置，用于在預(yù)定位置沿三個(gè)不同坐標(biāo)軸方向檢測(cè)所述校準(zhǔn)磁場(chǎng)的強(qiáng)度；以及
[0008]控制裝置，與所述檢測(cè)裝置和所述工業(yè)機(jī)器人連接，用于控制所述工業(yè)機(jī)器人依次沿三個(gè)不同坐標(biāo)軸方向移動(dòng)到沿對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)校準(zhǔn)磁場(chǎng)檢測(cè)值最大的位置，并控制所述工業(yè)機(jī)器人獲取對(duì)應(yīng)的移動(dòng)參數(shù)，基于所述移動(dòng)參數(shù)校準(zhǔn)工具坐標(biāo)。
[0009]優(yōu)選地，所述檢測(cè)裝置包括:
[0010]基座；
[0011]感應(yīng)線圈；
[0012]轉(zhuǎn)動(dòng)部件，用于將所述感應(yīng)線圈固定于所述基座，并使得所述感應(yīng)線圈能相對(duì)于所述基座在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度范圍轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件包括:
[0014]第一轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，與所述基座連接，能以第一轉(zhuǎn)動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0015]第二轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，與所述感應(yīng)線圈的外框連接，能以第二轉(zhuǎn)動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0016]支撐部件，設(shè)置于所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)之間。
[0017]優(yōu)選地，所述校準(zhǔn)磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置包括:
[0018]磁體部件，用于產(chǎn)生所述校準(zhǔn)磁場(chǎng)；
[0019]固定部件，用于將所述磁體部件與所述工業(yè)機(jī)器人的工具固定連接。
[0020]優(yōu)選地，所述固定部件適于調(diào)節(jié)所述磁體部件相對(duì)于所述工具的位置。
[0021]優(yōu)選地，所述控制裝置用于控制所述工業(yè)機(jī)器人沿第一坐標(biāo)軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并接收檢測(cè)裝置獲取的校準(zhǔn)磁場(chǎng)的檢測(cè)值，并控制工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)到檢測(cè)裝置在第一坐標(biāo)軸的最大檢測(cè)值的對(duì)應(yīng)位置，記錄所述工業(yè)機(jī)器人沿第一坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)參數(shù)；
[0022]所述控制裝置用于控制所述工業(yè)機(jī)器人以當(dāng)前位置為起點(diǎn)沿第二坐標(biāo)軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并接收檢測(cè)裝置獲取的校準(zhǔn)磁場(chǎng)的檢測(cè)值，控制工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)到檢測(cè)裝置在第二坐標(biāo)軸的最大檢測(cè)值的對(duì)應(yīng)位置，記錄所述工業(yè)機(jī)器人沿第二坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)參數(shù)；
[0023]所述控制裝置用于控制所述工業(yè)機(jī)器人以當(dāng)前位置為起點(diǎn)沿第三坐標(biāo)軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并接收檢測(cè)裝置獲取的校準(zhǔn)磁場(chǎng)的檢測(cè)值，控制工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)到檢測(cè)裝置在第三坐標(biāo)軸的最大檢測(cè)值的對(duì)應(yīng)位置，記錄所述工業(yè)機(jī)器人沿第三坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)參數(shù)。
[0024]優(yōu)選地，所述檢測(cè)裝置包括:
[0025]基座；
[0026]感應(yīng)線圈；
[0027]轉(zhuǎn)動(dòng)部件，用于將所述感應(yīng)線圈固定于所述基座，并根據(jù)所述控制裝置控制使得所述感應(yīng)線圈相對(duì)于所述基座在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度范圍轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0028]所述控制裝置還用于在控制所述工業(yè)機(jī)器人沿坐標(biāo)軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)前，控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)以使得所述感應(yīng)線圈的軸向與對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸方向平行。
[0029]優(yōu)選地，所述控制裝置用于重復(fù)多次控制所述工業(yè)機(jī)器人依次沿三個(gè)不同坐標(biāo)軸方向移動(dòng)到沿對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)校準(zhǔn)磁場(chǎng)檢測(cè)值最大的位置，并控制工業(yè)機(jī)器人多組移動(dòng)參數(shù)，并基于獲取的多組移動(dòng)參數(shù)進(jìn)行工具坐標(biāo)校準(zhǔn)。
[0030]第二方面，提供一種工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)校準(zhǔn)方法，包括:
[0031]在所述工業(yè)機(jī)器人的工具上設(shè)置校準(zhǔn)磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，以產(chǎn)生隨工具運(yùn)動(dòng)的校準(zhǔn)磁場(chǎng)，并在預(yù)定位置設(shè)置檢測(cè)裝置以檢測(cè)所述校準(zhǔn)磁場(chǎng)；
[0032]控制所述工業(yè)機(jī)器人依次沿三個(gè)不同坐標(biāo)軸方向移動(dòng)到沿對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)校準(zhǔn)磁場(chǎng)檢測(cè)值最大的位置，并獲取工業(yè)機(jī)器人的移動(dòng)參數(shù)，基于所述工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)參數(shù)校準(zhǔn)工具坐標(biāo)。
[0033]優(yōu)選地，控制所述工業(yè)機(jī)器人依次沿三個(gè)不同坐標(biāo)軸方向移動(dòng)到沿對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)校準(zhǔn)磁場(chǎng)檢測(cè)值最大的位置，并獲取工業(yè)機(jī)器人的移動(dòng)參數(shù)包括:
[0034]控制所述工業(yè)機(jī)器人沿第一坐標(biāo)軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并接收檢測(cè)裝置獲取的校準(zhǔn)磁場(chǎng)的檢測(cè)值，控制工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)到檢測(cè)裝置在第一坐標(biāo)軸的最大檢測(cè)值的對(duì)應(yīng)位置，記錄所述工業(yè)機(jī)器人沿第一坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)參數(shù)；
[0035]控制所述工業(yè)機(jī)器人以當(dāng)前位置為起點(diǎn)沿第二坐標(biāo)軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并接收檢測(cè)裝置獲取的校準(zhǔn)磁場(chǎng)的檢測(cè)值，控制工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)到檢測(cè)裝置在第二坐標(biāo)軸的最大檢測(cè)值的對(duì)應(yīng)位置，記錄所述工業(yè)機(jī)器人沿第二坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)參數(shù)；
[0036]控制所述工業(yè)機(jī)器人以當(dāng)前位置為起點(diǎn)沿第三坐標(biāo)軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并接收檢測(cè)裝置獲取的校準(zhǔn)磁場(chǎng)的檢測(cè)值，控制工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)到檢測(cè)裝置在第三坐標(biāo)軸的最大檢測(cè)值的對(duì)應(yīng)位置，記錄所述工業(yè)機(jī)器人沿第三坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)參數(shù)。
[0037]優(yōu)選地，控制所述工業(yè)機(jī)器人依次沿三個(gè)不同坐標(biāo)軸方向移動(dòng)到沿對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)校準(zhǔn)磁場(chǎng)檢測(cè)值最大的位置，并獲取工業(yè)機(jī)器人的移動(dòng)參數(shù)，基于所述工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)參數(shù)校準(zhǔn)工具坐標(biāo)包括:
[0038]重復(fù)多次控制所述工業(yè)機(jī)器人依次沿三個(gè)不同坐標(biāo)軸方向移動(dòng)到沿對(duì)應(yīng)坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)時(shí)校準(zhǔn)磁場(chǎng)檢測(cè)值最大的位置，以獲取工業(yè)機(jī)器人的多組移動(dòng)參數(shù)，并基于獲取的多組移動(dòng)參數(shù)進(jìn)行工具坐標(biāo)校準(zhǔn)。
[0039]通過在工具上固定可隨工具一同運(yùn)動(dòng)的校準(zhǔn)磁場(chǎng)生成裝置，并通過檢測(cè)裝置檢測(cè)工具運(yùn)動(dòng)時(shí)校準(zhǔn)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，通過控制工具依次從不同的坐標(biāo)軸方向移動(dòng)到校準(zhǔn)磁場(chǎng)檢測(cè)值最大的位置(也即，最靠近檢測(cè)裝置的位置)，由此，可以自動(dòng)完成工具坐標(biāo)校準(zhǔn)中的示教，進(jìn)而可以基于自動(dòng)示教記錄的工業(yè)機(jī)器人移動(dòng)參數(shù)來進(jìn)行工具坐標(biāo)校準(zhǔn)。本發(fā)明實(shí)施例的裝置和方法可以提高校準(zhǔn)的效率和精度。
【附圖說明】
[0040]通過以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0041 ]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)校準(zhǔn)裝置的框圖；
[0042]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)校準(zhǔn)裝置的示意圖；
[0043]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)裝置的示意圖；
[0044]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)裝置獲取的磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)值的曲線圖；
[0045]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)校準(zhǔn)方法的流程圖；
[0046]圖6是本發(fā)明實(shí)施例的工業(yè)機(jī)器人工具坐標(biāo)校準(zhǔn)方法中控制步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]以下基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)