发布时间：2024-01-26 13:25:02   来源：安博电竞

  本发明公开了并联机器人的零点标定方法，将三个动力模块分别安装到静平台上后再整体放置到标定平台上；测量并调整三个动力模块位置使标定平台的上平面与静平台平行；将一个上臂沿逆时针旋转至其硬限位，控制管理系统检测并记录此位置，将上臂顺时针旋转角度α，测量并记录此时上臂末端的球头最高点距标定平台上平面的高度，计算上臂末端的球头中心点所在位置与该上臂接头的轴线之间的高度H，计算此时上臂与理论静平台平面的角度β，角度(α+β)就是这次标定所要上臂的零点角度；将此数据做标记并填入机器人的控制管理系统；重复以上步骤完成其

  (19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114619487 A (43)申请公布日 2022.06.14 (21)申请号 2.7 (22)申请日 2022.04.27 (71)申请人 济南翼菲自动化科技有限公司 地址 250101 山东省济南市高新区科远路 1658号星宇科技园1号厂房 (72)发明人 李焕志张赛彭冬冬 (74)专利代理机构 济南诚智商标专利事务所有 限公司 37105 专利代理师 张志欣 (51)Int.Cl. B25J 19/00 (2006.01) 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (54)发明名称 并联机器人的零点标定方法 (57)摘要 本发明公开了并联机器人的零点标定方法， 将三个动力模块分别安装到静平台上后再整体 放置到标定平台上；测量并调整三个动力模块位 置使标定平台的上平面与静平台平行；将一个上 臂沿逆时针旋转至其硬限位，控制管理系统检测并记 录此位置，将上臂顺时针旋转角度α，测量并记 录此时上臂末端的球头最高点距标定平台上平 面的高度，计算上臂末端的球头中心点所在位置 与该上臂接头的轴线之间的高度H，计算此时上 臂与理论静平台平面的角度β，角度(α+β)就 是这次标定所要上臂的零点角度；将此数据做标 记并填入机器人的控制管理系统；重复以上步骤完成 A 其余两个动力模块的标定。所使用设备价格低， 7 标定过程简单，容易操作，可实现并联机器人零 8 4 9 点的快速、准确标定。 1 6 4 1 1 N C CN 114619487 A 权利要求书 1/1页 1.并联机器人的零点标定方法，其特征是，标定过程为：将三个动力模块分别安装到 静平台上后再整体放置到标定平台上；测量并调整三个动力模块位置使标定平台的上平面 与静平台平行；将机器人其中一个上臂沿逆时针旋转至其硬限位，控制管理系统检测并记录此 位置，然后将上臂顺时针旋转角度α，测量并记录此时上臂末端的球头最高点距标定平台上 平面的高度，结合上臂接头的外圆直径和球头的直径计算上臂末端的球头中心点所在位置 与该上臂接头的轴线之间的高度H，结合上臂长度计算此时上臂与理论静平台平面的角度 β，角度(α+β)就是这次标定所要上臂的零点角度； 将此数据做标记并填入机器人的控制管理系统；重复以上步骤完成其余两个动力模块的标 定。 2.依据权利要求1所述的并联机器人的零点标定方法，其特征是，使用高度尺检测上 臂接头的外圆上母线，通过垫钢片或者支撑螺栓调节使三个动力模块上此位置距离标定平 台上表面的高度一致，并记此高度为H1；此时标定平台的上平面为与静平台平行的平面。 3.依据权利要求1所述的并联机器人的零点标定方法，其特征是，在动力模块的控制 系统内预先输入上臂长度L、上臂接头的外圆直径D和球头的直径d。 4.根据权利要求3所述的并联机器人的零点标定方法，其特征在于，使用高度尺测量上 臂末端的球头最高点距标定平台上平面的高度，记为H2；将H1和H2都输入控制管理系统，结合上 臂接头的外圆直径D和球头的直径d，计算出上臂末端的球头中心点所在位置与该上臂接头 的轴线之间的高度H，H＝(H2‑d/2)‑(H1‑D/2)；结合上臂长度L，计算出此时上臂与理论静平 台平面的角度β＝arcsin(H/L)。 5.依据权利要求4所述的并联机器人的零点标定方法，其特征是，当同一上臂末端两 球头中心点连线与理论静平台平面重合时，此时上臂的角度为其零点角度；机器人所有位 置的计算，均以此角度为基础进行计算。 6.根据权利要求4或5所述的并联机器人的零点标定方法，其特征在于，理论静平台平 面为三条上臂的旋转中心线所述的并联机器人的零点标定方法，其特征在于，理论角度误差δ按 如下公式计算： 其中δ为检具高度尺的误差，δ为铸铁平台的平面度误 检 台 差，L为上臂长度。 8.根据权利要求1所述的并联机器人的零点标定方法，其特征在于，动力模块通过专门 的标定用控制管理系统或者机器人本身的控制系统进行控制。 2 2 CN 114619487 A 说明书 1/3页 并联机器人的零点标定方法 技术领域 [0001] 本发明涉及并联机器人参数标定技术领域，特别涉及并联机器人的零点标定方 法。 背景技术 [0002] 机器人在制造过程中，各部分零件都会有制造误差；装配过程中还会引入装配误 差。所有的误差累计，会对最终的成品产生叠加的影响。为了保证机器人的最终精度，需要 在装配完成后对各部分进行精确的标定，以消除或设法补偿各种误差。 [0003] 目前常用的标定方法，大多采用激光跟踪仪或工业相机等光学设备。此类设备价 格高昂，对于初创公司或者某些大专院校等有检测需求的单位来说需要有大量的成本支 出。 [0004] 并联机器人的精度有许多的影响因素。在这众多的因素中，绝大多数都可以在零 件加工过程中，通过保证相关的零件精度，使其对最终精度的影响降低到可接受的范围。通 过精度拆分，最终确定只需对上臂的零点进行精确标定，而其他零件的误差通过零件加工 精度进行保证，就能是最终的精度满足使用要求。 发明内容 [0005] 为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种并联机器人的零点标定方法。 不借助价格高昂的光学设备，而采用市面常见的、廉价的检测设备，精确标定并联机器人的 上臂零点角度，使机器人的最终精度接近于用激光跟踪仪进行标定后的精度，满足绝大多 数场景的使用要求。 [0006] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该并联机器人的零点标定方法，标 定过程为：将三个动力模块分别安装到静平台上后再整体放置到标定平台上；测量并调整 三个动力模块位置使标定平台的上平面与静平台平行；将机器人其中一个上臂沿逆时针旋 转至其硬限位，控制管理系统检测并记录此位置，然后将上臂顺时针旋转角度α，测量并记录此 时上臂末端的球头最高点距标定平台上平面的高度，结合上臂接头的外圆直径和球头的直 径计算上臂末端的球头中心点所在位置与该上臂接头的轴线之间的高度H，结合上臂长度 计算此时上臂与理论静平台平面的角度β，角度(α+β)就是这次标定所要上臂的零点角度； [0007] 将此数据做标记并填入机器人的控制管理系统；重复以上步骤完成其余两个动力模块 的标定。 [0008] 进一步地，使用高度尺检测上臂接头的外圆上母线，通过垫钢片或者支撑螺栓调 节使三个动力模块上此位置距离标定平台上表面的高度一致，并记此高度为H1；此时标定 平台的上平面为与静平台平行的平面。 [0009] 进一步地，在动力模块的控制系统内预先输入上臂长度L、上臂接头的外圆直径D 和球头的直径d。 [0010] 进一步地，使用高度尺测量上臂末端的球头最高点距标定平台上平面的高度，记 3 3 CN 114619487 A 说明书 2/3页 为H2；将H1和H2都输入控制系统，结合上臂接头的外圆直径D和球头的直径d，计算出上臂末 端的球头中心点所在位置与该上臂接头的轴线之间的高度H，H＝(H2‑d/2)‑(H1‑D/2)；结合 上臂长度L，计算出此时上臂与理论静平台平面的角度β＝arcsin(H/L)。 [0011] 进一步地，当同一上臂末端两球头中心点连线与理论静平台平面重合时，此时上 臂的角度为其零点角度；机器人所有位置的计算，均以此角度为基础进行计算。 [0012] 进一步地，理论静平台平面为三条上臂的旋转中心线] 进一步地，理论角度误差δ按如下公式计算： 其中δ为检具 检 高度尺的误差，δ为铸铁平台的平面度误差，L为上臂长度。 台 [0014] 进一步地，动力模块通过专门的标定用控制系统或者机器人本身的控制系统来进行 控制。 [0015] 综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下： [0016] 标定所使用设备价格低，易采购，尤其适合缺少资金的企事业单位。 [0017] 标定过程简单，容易操作，且标定精度较高，可以实现并联机器人零点的快速、准 确标定。 附图说明 [0018] 图1为本发明标定过程使用的标定设备及标定过程中的某一状态。 [0019] 图2为标定过程中各参数的指示图。 [0020] 图中： [0021] 1标定平台，2高度尺，31球头，32上臂，33上臂接头，4第一动力模块，5第二动力模 块，6第三动力模块，7静平台，8旋转中心线] 以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发 明，并非以此限定本发明的保护范围。 [0023] 本发明主要解决上臂零点的标定问题。上臂零点的定义如图1所示：当上臂32末端 的两球头31中心点连线与理论静平台平面重合时，此时上臂的角度为其零点角度。机器人 所有位置的计算，均以此角度为基础进行计算。机器人的理论静平台平面是指图1中三条上 臂的旋转中心线构成的平面，该平面位于静平台7底面下方，也就是距离静平台底面还有 一定距离的平面。 [0024] 标定过程为：将三个动力模块(第一动力模块4，第二动力模块5和第三动力模块6) 分别对应三个上臂32安装到静平台7上，然后在将整体放置到铸铁的标定平台1上，标定平 台1的顶面为平面。使用高度尺2检测上臂接头33的外圆上母线，然后通过垫钢片或者支撑 螺栓调节使三个动力模块上此位置距离铸铁平台上表面的高度一致，并将此高度记为H1。 此时标定平台1的上平面为与静平台平行的平面。 [0025] 动力模块通过专门的标定用控制系统或者机器人本身的控制系统来控制。在控 制系统中预先输入上臂的长度L、上臂接头33的外圆直径D和球头31的直径d。首先将机器人 上臂沿逆时针旋转至其硬限位，系统检测并记录此位置，然后将上臂顺时针旋转角度α。使 4 4 CN 114619487 A 说明书 3/3页 用高度尺测量上臂末端的球头最高点距标定平台1上平面的高度，并将此高度记为H2。将H1 和H2都输入控制系统，结合上臂接头33的外圆直径D和球头31的直径d，可以计算出图2中的 直角边H＝(H2‑d/2)‑(H1‑D/2)，H代表上臂末端的球头中心点所在位置与该上臂接头的轴 线之间的高度。结合上臂长度L，可以计算出此时上臂与理论静平台平面的角度β＝arcsin (H/L)。而角度(α+β)就是这次标定所要上臂的零点角度。将此数据做标记并填入机器人的 控制系统。重复以上步骤完成其余两个动力模块的标定。 [0026] 本标定方案中理论角度误差δ按如下公式计算： 其中δ为检 检 具高度尺的误差，δ为铸铁平台的平面度误差，L为上臂长度。取δ ＝0.02mm，δ＝0.01mm，L 台 检 台 ＝380mm，可计算出上臂的理论误差为δ＝0.0045°，精度完全满足使用上的要求。 [0027] 上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进 行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和 改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。 5 5 CN 114619487 A 说明书附图 1/2页 图1 6 6 CN 114619487 A 说明书附图 2/2页 图2 7 7

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