一種三軸動態測量機器人運動的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及機器人運動測量領域，特別是指一種三軸動態測量機器人運動的 裝置。
【背景技術】
[0002] 現有技術中對機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器 人末端運動在激光跟蹤儀坐標系下的軌跡，具體的是通過空間測量模擬出機器人運動是依 靠測量設備得到標定參數值，因此對硬件設備可靠性，測量環境都非常嚴格，而激光跟蹤儀 不但對環境、溫度、濕度均有較高要求，測量過程相對復雜，設備安裝要求嚴格，且設備成本 尚。
[0003] 亟待出現一種即可簡化測量手段又可大大降低測量成本的機器人運動測量方法。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型公開的一種三軸動態測量機器人運動的裝置，解決了現有技術中激光 測距儀測量復雜且成本高的技術問題。
[0005] 本實用新型的技術方案是這樣實現的：一種三軸動態測量機器人運動的裝置，包 括設置于被測機器人末端的四維萬向節、頂角設置有距離傳感器的等邊三角形支架、數據 傳輸裝置和數據處理裝置；所述等邊三角形支架相對機器人固定設置；所述距離傳感器通 過數據傳輸裝置連接數據處理裝置。
[0006] 進一步地，所述數據采集裝置采集的頻率不小于400HZ。
[0007] 優選地，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。
[0008] 進一步地，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] 進一步地，所述拉繩編碼器連接采集卡和工業PC。
[0010] 本實用新型公開的一種三軸動態測量機器人運動的裝置，通過計算設置于機器人 末端的四維萬向節與位置傳感器之間距離，通過采集裝置傳輸給數據處理裝置進行處理， 得到機器人的運動軌跡，在大大簡化測量方法的基礎上，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器人的運動精度、定位精度、重復定位精度、升降速曲線、加速 度曲線、實際運動位移等數據；本實用新型可以作為單關節運動或多軸聯動的運動性能參 數調節輔助檢測裝置，能夠全方位測量出機械設備本體和控制系統參數是否匹配。
【附圖說明】
[0011] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前 提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0012] 圖I :本實用新型實施例2的結構示意圖；
[0013] 圖2 :拉線手臂運動學模型；
[0014] 其中：1、機器人末端；2、四維萬向節；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方案進行 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。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0016] 本實用新型公開的一種三軸動態測量機器人運動的裝置，包括設置于被測機器人 末端的四維萬向節、頂角設置有距離傳感器的等邊三角形支架、數據傳輸裝置和數據處理 裝置；所述等邊三角形支架相對機器人固定設置；所述距離傳感器通過數據傳輸裝置連接 數據處理裝置。
[0017] 進一步地，所述數據采集裝置采集的頻率不小于400HZ。
[0018] 優選地，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。進一步地，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。 進一步地，所述拉繩編碼器連接采集卡和工業PC。
[0019] 本實用新型測量機器人運動包括以下步驟：a、在被測機器人末端1設置四維萬向 節2山、在等邊三角形支架3頂角處設置距離傳感器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相對機器人固定設置；d、通過距離傳感器4采集裝置對四維萬向節2 的位置進行采集，并傳輸給數據處理裝置進行數據處理。
[0020] 優化地，所述步驟d中數據采集裝置采集的頻率不小于400HZ。進一步地，所述步 驟d中數據處理裝置通過正運動學算法計算四維萬向節2位置坐標，并通過
得到機器人的運動軌跡。
[0021] 優化地，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2。優化地，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。優化地，所述拉繩編碼器連接采集卡和工業PC。
[0022] 本實用新型中設置于機器人末端1的四維萬向節2可以達到測量機器人運動范圍 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設置于等邊三角形支架3 上，當機器人帶動四維萬向節2運動時，距離傳感器4檢測四維萬象器2實時運動的坐標信 息，并通過正運動學算法計算機器人的運動軌跡。
[0025] 具體實施例2 :
[0026] 結合圖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2,當機器人末端1帶動四維萬向節2進行運動時，固定于四維萬向 節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PC得到時間脈沖值后按著編碼器參數將脈沖值換算成拉線長度 值，根據參數和拉線長度值計算連接節點的坐標值，通過正運動學算法計算完成。
[0027] 四軸并聯拉線手臂運動學模型如圖2所示：根據支架安裝參數para，三路輸入數 據h、1 2、I3，建立一個幾何四面體模型，假設坐標系原點在I1與支架的交點A上，AB長度為 a，BC長度為b，AC長度為c，假設圖中D點坐標為[xd, yd, zd],三軸測量坐標系原點位于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[0, 0, 0]，B點坐標[a，0, 0]， C 點坐標[a/2^/2,0]'
[0028] 由此可建立方程組：
已知I1, 12, 13, a求D 點坐標[xd，yd，zd]，即得到待測點在測量坐標系下的位置。按照2. 5ms時間采集的數據計算 出末端值，一秒內即可得到末端400個點的軌跡圖，以此類推，在采集時間范圍內，待測機 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測量機器人運動的裝置，通過計算設置于機器人 末端1的四維萬向節2與位置傳感器4之間距離，通過采集裝置傳輸給數據處理裝置進行 處理，得到機器人的運動軌跡，在大大簡化測量方法的基礎上，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器人的運動精度、定位精度、重復定位精度、升降速曲線、 加速度曲線、實際運動位移等數據；本實用新型可以作為單關節運動或多軸聯動的運動性 能參數調節輔助檢測裝置，能夠全方位測量出機械設備本體和控制系統參數是否匹配。
[0030] 當然，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員應該 可以根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本實 用新型所附的權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種三軸動態測量機器人運動的裝置，其特征在于：包括設置于被測機器人末端的 四維萬向節、頂角設置有距離傳感器的等邊三角形支架、數據傳輸裝置和數據處理裝置；所 述等邊三角形支架相對機器人固定設置；所述距離傳感器通過數據傳輸裝置連接數據處理 裝置。2. 根據權利要求1所述的一種三軸動態測量機器人運動的裝置，其特征在于：所述數 據采集裝置采集的頻率不小于400HZ。3. 根據權利要求1或2所述的一種三軸動態測量機器人運動的裝置，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。4. 根據權利要求3所述的一種三軸動態測量機器人運動的裝置，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. 根據權利要求4所述的一種三軸動態測量機器人運動的裝置，其特征在于：所述拉 繩編碼器連接采集卡和工業PC。
【專利摘要】本實用新型公開的一種三軸動態測量機器人運動的裝置，包括設置于被測機器人末端的四維萬向節、頂角設置有距離傳感器的等邊三角形支架、數據傳輸裝置和數據處理裝置；所述等邊三角形支架相對機器人固定設置；所述距離傳感器通過數據傳輸裝置連接數據處理裝置。本實用新型公開的一種三軸動態測量機器人運動的裝置，通過計算設置于機器人末端的四維萬向節與位置傳感器之間距離，通過采集裝置傳輸給數據處理裝置進行處理，得到機器人的運動軌跡，在大大簡化測量方法的基礎上，大大降低測量成本，加快測量效率。
【IPC分類】G01C15/00
【公開號】CN204988283
【申請號】CN201520621249
【發明人】谷菲
【申請人】成都卡諾普自動化控制技術有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年8月18日