專利名稱：：一種基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)定技術(shù)，特別是一種工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)零位的自標(biāo)定方法及其裝置。二
背景技術(shù)：
：隨著工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和復(fù)雜任務(wù)的需要，工業(yè)機(jī)器人的定位精度越來越重要。目前工業(yè)機(jī)器人具有高的重復(fù)精度(O.Imm或更高)，然而(絕對)定位精度卻很低(達(dá)Icm或更差)，定位精度問題已經(jīng)嚴(yán)重制約了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用能力和應(yīng)用范圍。盡管導(dǎo)致機(jī)器人定位精度不高的因素有很多，如齒輪誤差、熱膨脹以及機(jī)器人桿件的機(jī)械形變，但最主要的因素來自于機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型的參數(shù)誤差。機(jī)器人標(biāo)定技術(shù)是消除這些參數(shù)誤差進(jìn)而提高機(jī)器人定位精度的最有效方法，因此，成為機(jī)器人研究的熱點(diǎn)問題之一。所謂機(jī)器人的零位問題就是機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型中的關(guān)節(jié)角參考點(diǎn)與實(shí)際機(jī)器人關(guān)節(jié)角度反饋碼盤的參考點(diǎn)的偏差。機(jī)器人零位的微小變化由于桿件長度等的放大作用導(dǎo)致機(jī)器人末端的位置產(chǎn)生很大偏差。一般認(rèn)為導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人定位精度偏低的問題90%來自于機(jī)器人的零點(diǎn)位置問題(W.S.NewmanandD.ff.Osborn,“Anewmethodforkinematicparametercalibrationvialaserline,”inProc.IEEEInt.Conf.Robot.Autom.,1993，vol.2，pp.160-165)。機(jī)器人零點(diǎn)標(biāo)定問題還沒有很好的解決辦法，目前工廠較多使用重錘的方法，但存在設(shè)備攜帶困難，操作復(fù)雜且受操作人員影響等問題。二十余年來，在機(jī)器人標(biāo)定領(lǐng)域國內(nèi)外一些學(xué)者已經(jīng)取得了令人矚目的研究成果。歸納起來主要有兩類機(jī)器人標(biāo)定方法，其中一類方法需要高精度的測量設(shè)備精確測量機(jī)器人末端的位置或姿態(tài)。比如經(jīng)典的三坐標(biāo)測量方法(CoordinateMeasurementMachinesXM.R.Driels,L.ff.Swayze,andL.S.Potter,“Full-posecalibrationofarobotmanipulatorusingacoordinatemeasuringmachine,”Int.J.Adv.Manuf.Techno.,vol.8,no.I,pp.34-41,1993)以及角度剖分型激光跟蹤測試和球坐標(biāo)型激光跟蹤測試等方法(Μ·Vincze,J.P.Prenninger,andH.Gander,“Alasertrackingsystemtomeasurepositionandorientationofrobotendeffectorsundermotion,，，Int.J.Robot.Res.,vol.13,pp.305-314,1994),光學(xué)經(jīng)諱儀測試系統(tǒng)，基于雙攝像機(jī)的測試系統(tǒng)(B.Preising,T.C.Hsia.RobotPerformanceMeasurementandCalibrationUsinga3DComputerVisionSystem.Proceedingofthe1991IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomationSacramentoCalifornia.1991:2079-2084)。但這些方法三坐標(biāo)測量機(jī)和激光跟蹤測試儀設(shè)備非常昂貴，安裝調(diào)試及操作比較復(fù)雜，主要適合于機(jī)器人制造企業(yè)實(shí)驗(yàn)室場合應(yīng)用，操作過程依賴于操作人員的水平且非常浪費(fèi)時(shí)間。基于立體攝像機(jī)的視覺方法不僅存在雙目攝像機(jī)本身標(biāo)定的問題，而且視覺方法由于視場和分辨力的矛盾很難獲得比較高的測量精度。另一類方法是在機(jī)器人末端施加一些約束從而形成運(yùn)動學(xué)閉合鏈。Zhuang和Ikits等對機(jī)器人末端施加多個(gè)平面或者一個(gè)平面約束(H.Zhuang,S.H.Motaghedi,andZ.S.Roth,“Robotcalibrationwithplanarconstraints,”inProc.IEEEInt.Conf.Robot.Autom.,Detroit,MI,1999,pp.805-810.),這些手工操作方法受限于準(zhǔn)確定位和效率不高的問題。Newman等(W.S.NewmanandD.ff.Osborn,“Anewmethodforkinematicparametercalibrationvialaserline,”inProc.IEEEInt.Conf.Robot.Autom.,1993,vol.2,pp.160-165)提出一種基于激光線跟蹤的方法。這種方法的特點(diǎn)是約束機(jī)器人末端的某點(diǎn)沿著一束靜止的任意激光線移動，但沒能給出跟蹤激光線的可行的、精確的、自動化的方法。適合機(jī)器人工作現(xiàn)場、便于攜帶及低成本機(jī)器人零位標(biāo)定方法及裝備已經(jīng)成為機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)迫切需要解決的課題。YongLiu和NingXi等提出了一種基于單點(diǎn)約束的標(biāo)定方法(YongLiu,NingXi,andJianguoZhao,"DevelopmentandSensitivityAnalysisofaPortableCalibrationSystemforJointOffsetofIndustrialRobot,〃IEEE/RSJInternationalConferenceonintelligentRobotsandSystemsonlouis,11-15October2009),劉永在發(fā)明專利一種工業(yè)機(jī)器人零位自標(biāo)定方法及裝置(專利號為201010267775.7)中提出了一種工業(yè)機(jī)器人零位標(biāo)定的方法，此方法運(yùn)用激光器發(fā)射激光束PSD接收激光束，由于PSD是固定不變的，所以當(dāng)圓柱形激光束傾斜投射到PSD中心點(diǎn)上時(shí)會產(chǎn)生較大的誤差。三
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明首次提出一種基于全方位接收裝置和激光的虛擬點(diǎn)約束機(jī)器人自標(biāo)定方法及其裝置。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定裝置，包括激光點(diǎn)光源和全方位接收裝置，激光器作為激光點(diǎn)光源，全方位接收裝置由PSD、內(nèi)環(huán)架、外環(huán)架、信號處理電路、數(shù)據(jù)采集卡、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、工業(yè)機(jī)器人控制器構(gòu)成，內(nèi)環(huán)架和外環(huán)架互相垂直通過球關(guān)節(jié)連接在一起構(gòu)成環(huán)架，激光器通過連接裝置剛性固定在工業(yè)機(jī)器人本體的末端，兩個(gè)連桿的一端帶有球關(guān)節(jié)，該球關(guān)節(jié)與內(nèi)環(huán)架連接，兩個(gè)連桿的另一端剛性連接PSD，該P(yáng)SD位于環(huán)架的正中心，即PSD的感光面中心點(diǎn)與環(huán)架的中心點(diǎn)是重合的，數(shù)據(jù)采集器卡通過信號處理電路與PSD相連，數(shù)據(jù)采集器卡與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連接，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與工業(yè)機(jī)器人控制器相通信，機(jī)器人本體的移動帶動機(jī)器人末端位姿發(fā)生改變，從而帶動激光器的位置改變，驅(qū)動內(nèi)環(huán)架在外環(huán)架的軌道上移動，PSD在內(nèi)環(huán)架內(nèi)旋轉(zhuǎn)，移動和旋轉(zhuǎn)過程中PSD的感光面中心點(diǎn)的位置始終保持不變，即實(shí)現(xiàn)了全方位點(diǎn)約束，激光器發(fā)射激光束由PSD接收激光束，以PSD感光面的中心點(diǎn)作為激光束的約束點(diǎn)，PSD繞感光面中心點(diǎn)前后左右自由旋轉(zhuǎn)，使得激光束能夠垂直投射到PSD的表面，PSD檢測激光束光斑在PSD感光面的二維位置，數(shù)據(jù)采集卡采集由信號處理電路傳來的激光束光斑在PSD感光面上的二維位置信息，并將二維位置信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)將信息傳輸給工業(yè)機(jī)器人控制器，該工業(yè)機(jī)器人控制器控制機(jī)器人本體的移動。一種基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定方法，步驟如下第一步，將全方位接收裝置放置在機(jī)器人本體的可達(dá)空間中任意位置，此全方位接收裝置自由調(diào)整PSD使得激光束最終投射到PSD感光表面上；機(jī)器人本體不斷改變位姿，帶動機(jī)器人末端的激光器移動，并調(diào)節(jié)全方位接收裝置，使得激光束垂直投射到PSD中心點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)約束；第二步，獲得多組姿態(tài)下當(dāng)激光束垂直投射到PSD中心點(diǎn)上時(shí)各個(gè)關(guān)節(jié)角的角度值，建立優(yōu)化模型，最終得出零位角的補(bǔ)償值即誤差值，從而實(shí)現(xiàn)全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明中PSD可以自由旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向使得激光束能夠垂直投射到PSD表面中心點(diǎn)上，不僅克服了以前PSD固定不動的缺點(diǎn)同時(shí)減少了由于圓形激光束傾斜投射到PSD中心點(diǎn)上產(chǎn)生的誤差。(2)與目前機(jī)器人標(biāo)定方法的本質(zhì)不同在于僅需要空間單點(diǎn)約束，且根據(jù)激光束的方向垂直接收激光束，且不需要知道該點(diǎn)的空間位置沒有物理接觸，因此本方法為全方位點(diǎn)約束，這樣是測量的精度高。(3)該方案不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場廣泛需求的機(jī)器人零位標(biāo)定問題，還可以用于機(jī)器人全部運(yùn)動學(xué)參數(shù)的標(biāo)定。(4)本方法靈活實(shí)現(xiàn)PSD的姿態(tài)變化,但PSD的中心點(diǎn)始終保持不變,具有低成本高效率等顯著特點(diǎn)。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。四圖I是本發(fā)明基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定裝置的示意圖。圖2是本發(fā)明基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定方法示意圖。圖3是本發(fā)明基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定方法過程圖。圖4是發(fā)明基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定中PSD的原理圖。五具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1，本發(fā)明基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定裝置，包括激光點(diǎn)光源和全方位接收裝置，激光器2作為激光點(diǎn)光源，全方位接收裝置由位置敏感器件(簡稱PSD)4、內(nèi)環(huán)架13、外環(huán)架12、信號處理電路5、數(shù)據(jù)采集卡6、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7、工業(yè)機(jī)器人控制器8構(gòu)成，內(nèi)環(huán)架13和外環(huán)架12互相垂直通過球關(guān)節(jié)連接在一起構(gòu)成環(huán)架，激光器2通過連接裝置I剛性固定在工業(yè)機(jī)器人本體9的末端10，兩個(gè)連桿的一端帶有球關(guān)節(jié)，該球關(guān)節(jié)與內(nèi)環(huán)架13連接，兩個(gè)連桿的另一端剛性連接PSD4，該P(yáng)SD4位于環(huán)架的正中心，即PSD4的感光面中心點(diǎn)與環(huán)架的中心點(diǎn)是重合的，數(shù)據(jù)采集器卡6通過信號處理電路5與PSD4相連，數(shù)據(jù)采集器卡6與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7相連接，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7與工業(yè)機(jī)器人控制器8相通信，機(jī)器人本體9的移動帶動機(jī)器人末端10位姿發(fā)生改變，從而帶動激光器2的位置改變，手動旋轉(zhuǎn)或者運(yùn)用電機(jī)控制，驅(qū)動內(nèi)環(huán)架13在外環(huán)架12的軌道上移動，PSD4在內(nèi)環(huán)架13內(nèi)旋轉(zhuǎn)，移動和旋轉(zhuǎn)過程中PSD4的感光面中心點(diǎn)的位置始終保持不變，即實(shí)現(xiàn)了全方位點(diǎn)約束，激光器2發(fā)射激光束3由PSD4接收激光束，以PSD4感光面的中心點(diǎn)11作為激光束的約束點(diǎn)，PSD4繞感光面中心點(diǎn)11前后左右自由旋轉(zhuǎn)，使得激光束3能夠垂直投射到PSD4的表面，PSD4采用分段式高精度光電器件，分辨率達(dá)O.lum，可檢測激光束光斑在PSD4感光面的二維位置，數(shù)據(jù)采集卡6采集由信號處理電路5傳來的激光束光斑在PSD4感光面上的二維位置信息，并將二維位置信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7將信息傳輸給工業(yè)機(jī)器人控制器8，該工業(yè)機(jī)器人控制器8控制機(jī)器人本體9的移動。結(jié)合圖I和圖2，本發(fā)明基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定方法，步驟如下第一步，將全方位接收裝置放置在機(jī)器人本體9的可達(dá)空間中任意位置，此全方位接收裝置自由調(diào)整PSD4使得激光束3最終投射到PSD4感光表面上；機(jī)器人本體9不斷改變位姿，帶動機(jī)器人末端的激光器2移動，并調(diào)節(jié)全方位接收裝置，使得激光束3垂直投射到PSD中心點(diǎn)11上，實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)約束；上述第一步的實(shí)現(xiàn)過程為首先將激光器2作為激光點(diǎn)光源，PSD4、內(nèi)環(huán)架13、外環(huán)架12、信號處理電路5、數(shù)據(jù)采集卡6、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7、工業(yè)機(jī)器人控制器8構(gòu)成全方位接收裝置，內(nèi)環(huán)架13和外環(huán)架12互相垂直通過球關(guān)節(jié)連接在一起構(gòu)成環(huán)架，激光器2通過連接裝置I剛性固定在機(jī)器人本體9末端,兩個(gè)連桿的一端帶有球關(guān)節(jié),該球關(guān)節(jié)與內(nèi)環(huán)架13連接,兩個(gè)連桿的另一端剛性連接PSD4，該P(yáng)SD4位于環(huán)架的正中心，即PSD4的感光面中心點(diǎn)與環(huán)架的中心點(diǎn)是重合的，數(shù)據(jù)采集器卡6通過信號處理電路5與PSD4相連，數(shù)據(jù)采集器卡6與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7相連接，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7與工業(yè)機(jī)器人控制器8相通信；、其次，將全方位接收裝置放置在機(jī)器人的可達(dá)空間中，以全方位接收裝置中的PSD4感光面中心點(diǎn)11為激光束約束點(diǎn)，即作為激光束投射的目標(biāo)位置，根據(jù)激光束3的發(fā)射方向自由調(diào)整PSD的位置使得激光束垂直照射在PSD4中心點(diǎn)上，如圖3所示，在標(biāo)定過程中，PSD4始終是以PSD4感光面中心點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心改變位置的，在不同末端位置下的激光束3始終過空間中同一點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)約束。第二步，獲得多組姿態(tài)下當(dāng)激光束3垂直投射到PSD中心點(diǎn)11上時(shí)各個(gè)關(guān)節(jié)角的角度值，建立優(yōu)化模型，最終得出零位角的補(bǔ)償值即誤差值，從而實(shí)現(xiàn)全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定。其中，在第二步中獲得機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)角的角度值的過程為通過調(diào)動機(jī)器人本體9帶動其末端10通過連接裝置I連接的激光器2，調(diào)控機(jī)器人本體9位姿到位置a，激光器2發(fā)射激光束3投射到PSD4的表面，PSD4檢測激光束光斑在PSD4感光面的二維位置，數(shù)據(jù)采集卡6采集由信號處理電路5傳來的激光束光斑在PSD4感光面上的二維位置信息，并將二維位置信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7將二維位置信息傳輸給工業(yè)機(jī)器人控制器8，工業(yè)機(jī)器人控制器8控制機(jī)器人本體9移動，同時(shí)通過驅(qū)動PSD4，使得激光束3垂直照射在PSD4感光面中心點(diǎn)11上，工業(yè)機(jī)器人控制器8通過網(wǎng)絡(luò)通訊或工業(yè)機(jī)器人通訊接口把機(jī)器人本體9關(guān)節(jié)的角度值發(fā)送到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)7上，得到機(jī)器人在位置a下的關(guān)節(jié)角度值；將機(jī)器人本體9的末端10載著激光器2沿著水平方向偏轉(zhuǎn)角度20°30°記為位置b，通過上述步驟獲得機(jī)器人在位置b下的關(guān)節(jié)角度值，這樣不斷變化機(jī)器人本體9位置獲取N個(gè)位置下的機(jī)器人關(guān)節(jié)角度值。在第二步中得到關(guān)節(jié)角誤差值的過程為(I)正運(yùn)動學(xué)模型如下所示權(quán)利要求1.一種基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定裝置，其特征在于包括激光點(diǎn)光源和全方位接收裝置，激光器(2)作為激光點(diǎn)光源，全方位接收裝置由PSD(4)、內(nèi)環(huán)架(13)、外環(huán)架(12)、信號處理電路(5)、數(shù)據(jù)采集卡(6)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)、工業(yè)機(jī)器人控制器(8)構(gòu)成，內(nèi)環(huán)架(13)和外環(huán)架(12)互相垂直通過球關(guān)節(jié)連接在一起構(gòu)成環(huán)架，激光器(2)通過連接裝置(I)剛性固定在工業(yè)機(jī)器人本體(9)的末端(10)，兩個(gè)連桿的一端帶有球關(guān)節(jié)，該球關(guān)節(jié)與內(nèi)環(huán)架(13)連接，兩個(gè)連桿的另一端剛性連接PSD(4)，該P(yáng)SD(4)位于環(huán)架的正中心，即PSD(4)的感光面中心點(diǎn)與環(huán)架的中心點(diǎn)是重合的，數(shù)據(jù)采集器卡(6)通過信號處理電路(5)與PSD(4)相連，數(shù)據(jù)采集器卡(6)與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)相連接，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)與工業(yè)機(jī)器人控制器(8)相通信，機(jī)器人本體(9)的移動帶動機(jī)器人末端(10)位姿發(fā)生改變，從而帶動激光器(2)的位置改變，驅(qū)動內(nèi)環(huán)架(13)在外環(huán)架(12)的軌道上移動，PSD(4)在內(nèi)環(huán)架(13)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，移動和旋轉(zhuǎn)過程中PSD(4)的感光面中心點(diǎn)的位置始終保持不變，即實(shí)現(xiàn)了全方位點(diǎn)約束，激光器(2)發(fā)射激光束(3)由PSD(4)接收激光束，以PSD(4)感光面的中心點(diǎn)(11)作為激光束的約束點(diǎn)，PSD(4)繞感光面中心點(diǎn)(11)前后左右自由旋轉(zhuǎn)，使得激光束(3)能夠垂直投射到PSD(4)的表面，PSD(4)檢測激光束光斑在PSD(4)感光面的二維位置，數(shù)據(jù)采集卡(6)采集由信號處理電路(5)傳來的激光束光斑在PSD(4)感光面上的二維位置信息，并將二維位置信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)將信息傳輸給工業(yè)機(jī)器人控制器(8)，該工業(yè)機(jī)器人控制器(8)控制機(jī)器人本體(9)的移動。2.一種根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定裝置實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于步驟如下第一步，將全方位接收裝置放置在機(jī)器人本體(9)的可達(dá)空間中任意位置，此全方位接收裝置自由調(diào)整PSD(4)使得激光束(3)最終投射到PSD(4)感光表面上；機(jī)器人本體(9)不斷改變位姿，帶動機(jī)器人末端的激光器(2)移動，并調(diào)節(jié)全方位接收裝置，使得激光束(3)垂直投射到PSD中心點(diǎn)(11)上，實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)約束；第二步，獲得多組姿態(tài)下當(dāng)激光束(3)垂直投射到PSD中心點(diǎn)(11)上時(shí)各個(gè)關(guān)節(jié)角的角度值，建立優(yōu)化模型，最終得出零位角的補(bǔ)償值即誤差值，從而實(shí)現(xiàn)全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定方法，其特征在于第一步的實(shí)現(xiàn)過程為首先將激光器(2)作為激光點(diǎn)光源，PSD(4)、內(nèi)環(huán)架(13)、外環(huán)架(12)、信號處理電路(5)、數(shù)據(jù)采集卡(6)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)、工業(yè)機(jī)器人控制器(8)構(gòu)成全方位接收裝置，內(nèi)環(huán)架(13)和外環(huán)架(12)互相垂直通過球關(guān)節(jié)連接在一起構(gòu)成環(huán)架，激光器(2)通過連接裝置(I)剛性固定在機(jī)器人本體(9)末端，兩個(gè)連桿的一端帶有球關(guān)節(jié)，該球關(guān)節(jié)與內(nèi)環(huán)架(13)連接，兩個(gè)連桿的另一端剛性連接PSD(4)，該P(yáng)SD(4)位于環(huán)架的正中心，即PSD(4)的感光面中心點(diǎn)與環(huán)架的中心點(diǎn)是重合的，數(shù)據(jù)采集器卡(6)通過信號處理電路(5)與PSD(4)相連，數(shù)據(jù)采集器卡(6)與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)相連接，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)與工業(yè)機(jī)器人控制器(8)相通信；其次，將全方位接收裝置放置在機(jī)器人的可達(dá)空間中，以全方位接收裝置中的PSD(4)感光面中心點(diǎn)(11)為激光束約束點(diǎn)，即作為激光束投射的目標(biāo)位置，根據(jù)激光束(3)的發(fā)射方向自由調(diào)整PSD的位置使得激光束垂直照射在PSD(4)中心點(diǎn)上，在標(biāo)定過程中，PSD(4)始終是以PSD(4)感光面中心點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心改變位置的，在不同末端位置下的激光束(3)始終過空間中同一點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)了單點(diǎn)約束。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定方法，其特征在第二步中獲得機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)角的角度值的過程為通過調(diào)動機(jī)器人本體(9)帶動其末端(10)通過連接裝置(I)連接的激光器(2)，調(diào)控機(jī)器人本體(9)位姿到位置a，激光器(2)發(fā)射激光束(3)投射到PSD(4)的表面，PSD(4)檢測激光束光斑在PSD(4)感光面的二維位置，數(shù)據(jù)采集卡(6)采集由信號處理電路(5)傳來的激光束光斑在PSD(4)感光面上的二維位置信息，并將二維位置信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)將二維位置信息傳輸給工業(yè)機(jī)器人控制器(8)，工業(yè)機(jī)器人控制器(8)控制機(jī)器人本體(9)移動，同時(shí)通過驅(qū)動PSD(4)，使得激光束(3)垂直照射在PSD(4)感光面中心點(diǎn)(11)上，工業(yè)機(jī)器人控制器(8)把機(jī)器人本體(9)關(guān)節(jié)的角度值發(fā)送到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(7)上，得到機(jī)器人在位置a下的關(guān)節(jié)角度值；將機(jī)器人本體(9)的末端(10)載著激光器(2)沿著水平方向偏轉(zhuǎn)角度20°30°記為位置b，通過上述步驟獲得機(jī)器人在位置b下的關(guān)節(jié)角度值，這樣不斷變化機(jī)器人本體(9)位置獲取N個(gè)位置下的機(jī)器人關(guān)節(jié)角度值。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定方法，其特征在第二步中得到關(guān)節(jié)角誤差值的過程為(1)將不同姿態(tài)下的關(guān)節(jié)角度值代入正運(yùn)動學(xué)模型，得到機(jī)器人末端姿態(tài)與位置全文摘要本發(fā)明公開了一種基于全方位點(diǎn)約束的工業(yè)機(jī)器人在線零位標(biāo)定裝置及其方法，包括激光點(diǎn)光源和全方位接收裝置，激光器作為激光點(diǎn)光源，全方位接收裝置由PSD、內(nèi)環(huán)架、外環(huán)架、信號處理電路、數(shù)據(jù)采集卡、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、工業(yè)機(jī)器人控制器構(gòu)成，內(nèi)環(huán)架和外環(huán)架互相垂直通過球關(guān)節(jié)連接在一起構(gòu)成環(huán)架，激光器通過連接裝置剛性固定在工業(yè)機(jī)器人本體的末端，兩個(gè)連桿的一端帶有球關(guān)節(jié)，該球關(guān)節(jié)與內(nèi)環(huán)架連接，兩個(gè)連桿的另一端剛性連接PSD，該P(yáng)SD位于環(huán)架的正中心。本發(fā)明不僅克服了以前PSD固定不動的缺點(diǎn)同時(shí)減少了由于圓形激光束傾斜投射到PSD中心點(diǎn)上產(chǎn)生的誤差。文檔編號G01B11/00GK102706277SQ20121016877公開日2012年10月3日申請日期2012年5月25日優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日發(fā)明者劉永,時(shí)定兵申請人:南京理工大學(xué)