一種工業機器人工具手彈性標定定位裝置的制造方法
【專利摘要】一種工業機器人工具手彈性標定定位裝置，包括工業機器人工具手和工業機器人定位基準平臺；其特征在于，在工業機器人工具手上安裝有標定頭，在工業機器人定位基準平臺上設置有定位基準裝置；所述的標定頭安裝在工業機器人工具手原安裝吸盤的位置；所述的定位基準裝置設置在工業機器人定位基準平臺上。本實用新型采用將吸盤取下安裝專門用于標定定位的標定頭，并通過在工業機器人定位基準平臺上設置一個標定基準點，將安裝在工業機器人工具手的標定頭，按照作業的要求與放置在工業機器人定位基準平臺上的定位基準裝置進行系統坐標測定，從而標定工業機器人工具手的坐標精度。
【專利說明】
一種工業機器人工具手彈性標定定位裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及到一種機器人的操作控制裝置，尤其是涉及一種工業機器人工具手進行標定定位作業時的輔助標定作業裝置，主要用于各種機器人工具手的標定定位;屬于智能制造技術領域。
[0002]【背景技術】:
[0003]我國已成為全球最大的潛在工業機器人消費國，年均增速達到25%以上。按照工信部的發展規劃，到2020年，工業機器人裝機量將達到100萬臺。智能制造的日漸深入，湖南省開始大力扶持機器人產業，2011年，中國輕工集團公司下屬長泰機器人有限公司落戶長沙，開始生產機器人柔性焊接生產線、全過程鑄造生產線、桁架機械手、智能物流生產線。2013年被省經信委授予“湖南省工業機器人產業示范基地”。2015年湖南省已有近30家與工業機器人相關的企業。
[0004]隨著工業機器人在企業中的大量使用，企業越來越重視機器人的操作技術。工業機器人的工作過程中，主要是機器人、PLC、智能視覺系統的相互配合，而工業機器人的調試運行過程中，機器人的坐標系是事關重大的。在現在設備使用中工程技術人員發現機器人在定點裝置中存在操作精度不高，重復定位精度達不到設計要求，運行中影響到機器人工作狀態。特別是在帶吸盤類工裝的工業機器人坐標系的標定是以吸盤中心點為基準，通常是無法準確的定位，即使定位后，工業機器人坐標系精度達不到預期的效果，造成設備在精密裝配中，找不到準確的位置，造成裝配精度達不到工藝要求，嚴重者會造成設備損傷。
[0005]之所以出現這種情況，主要是因為原來工具手坐標的標定是目測工具手吸盤中心的虛擬點進行標定，用肉眼尋找吸盤中心點基準時尋找困難，其中心點尋找和確定其在空間位置定位精度不準確，并且塑料吸盤屬于易損物件，直接標定可能造成吸盤損傷，使工具手工具坐標的正確標定變得很復雜，操作有困難，因此很有必要對此加以改進:
[0006]通過專利檢索沒發現有與本實用新型相同技術的專利文獻報道，與本實用新型有一定關系的專利主要有以下幾個:
[0007]1、專利號為CN201420538568.4，名稱為“一種適用于工業機器人加工的彈性定位裝置”的實用新型專利，該專利公開了一種結構簡單和使用方便的適用于工業機器人加工的彈性定位裝置，該定位裝置是用于對一側已固定或緊靠于工作臺上定位件的工件進行另一側的彈性定位，其包括可滑動安裝在工作臺上的底座和設置在底座上的壓緊件，壓緊件與底座之間設置有彈性件;所述壓緊件可移動設置在底座上并設置于工件的另一側;彈性件與壓緊件和底座之間的作用力實現對工件另一側彈性定位。該實用新型彈性定位裝置的壓緊力可根據工件的材質和形狀等參數需求進行相應調節，并且壓緊件對于工件產生高溫發脹的現象也可自動相應調節壓緊力，從而既可達到工件有效定位的效果，也可解決工件加工過程中發生形變的問題，確保機器人對工件的加工精確度以及加工質量。
[0008]2、專利號為CN201420538608.5，名稱為“一種適用于工業機器人加工的定位裝置”的實用新型專利，該專利公開了一種結構簡單、定位準確和操作使用方便的適用于工業機器人加工的定位裝置，該定位裝置是用于將工件定位在夾具工作臺上;該定位裝置包括底座和兩件以上的定位件，每件所述定位件與底座可拆卸連接;所述定位件包括用于固定工件的定位部和與底座連接的固定部，定位部與固定部連接;所述定位部的形狀和與其接觸的工件部位的形狀貼合匹配。該實用新型的定位裝置可實現同時或分別對多種形狀的工件或同種形狀的多件工件進行有效定位，通用性強，從而提高機器人或機械臂對工件加工的精確度以及加工的質量。
[0009]3、專利號為CN200880131991.X，名稱為“用于標定工業機器人系統的方法和設備”的發明專利，該專利公開了一種用于標定工業機器人系統的方法和設備，該工業機器人系統包括至少一個機器人(I)和定位器(2)，機器人具有機器人坐標系(xrl、yrl、zrl)，而定位器具有定位器坐標系(xp、yp、zp)并適于通過使工件繞旋轉軸線旋轉而改變工件的定向并保持工件。相對于物體坐標系(xoUyoUzol)編程用于機器人的目標點。該設備包括機器人控制器(3)、布置在定位器上的至少三個標定物體(24a-c)和由機器人保持的標定工具
(26)。標定物體的位置在物體坐標系中是已知的。機器人控制器構造成:相對于機器人坐標系確定標定物體的位置;確定對應于定位器的旋轉軸線的至少三個不同角度的、所述標定物體中的第一標定物體(24a)和第二標定物體(24c)的位置;基于對應于軸線的三個角度的、第一和第二標定物體的已確定的位置，在第一機器人坐標系中確定定位器的旋轉軸線的方向；并且通過執行標定物體的已知位置與已確定的位置之間的最佳擬合來確定第一物體坐標系與定位器坐標系之間的關系。
[0010]上述這些專利雖說都涉及到了工業機器人的定位，但仔細分析可以發現這些專利并沒有正真提出解決用目前肉眼尋找工業機器人工具手吸盤中心點基準時尋找困難，中心點尋找和確定其在空間位置定位精度不準確的問題，因此仍將出現前面所述的一些問題，仍有待進一步加以改進。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型的目的在于針對現有用肉眼尋找工業機器人工具手吸盤中心點基準時尋找困難，中心點尋找和確定其在空間位置定位精度不準確的不足，提出一種新的工業機器人工具手的標定定位裝置。該種工業機器人工具手的標定定位裝置可以有效避免出現用肉眼尋找吸盤中心點基準時尋找困難，中心點尋找和確定其在空間位置定位精度不準確的問題。
[0012]為了達到這一目的，本實用新型提供了一種工業機器人工具手彈性標定定位裝置，包括工業機器人工具手和工業機器人定位基準平臺；其特征在于，在工業機器人工具手上安裝有標定頭，在工業機器人定位基準平臺上設置有定位基準裝置;所述的標定頭安裝在工業機器人工具手原安裝吸盤的位置;所述的定位基準裝置設置在工業機器人定位基準平臺上。
[0013]進一步地，所述的標定頭為頭部為尖形的硬質材料棒，標定頭尾部為與工業機器人吸盤式工具手上吸盤安裝孔相配的結構，標定頭尾部安裝在工具手上吸盤安裝孔內，并保證標定頭為頭部的頂尖與原吸盤的中心一致。
[0014]進一步地，所述的定位基準裝置是一個獨立的帶有基準點的定位基準裝置，定位基準裝置是放置在工業機器人定位基準平臺上的，在定位基準裝置上至少有一個尖形的基準點，這個基準點即為工業機器人工具手作業時的基準點。
[0015]進一步地，所述的定位基準裝置包括一根基準軸，基準軸的頂端為尖形，頂端的尖部為基準點；基準軸安裝在一個框架內，且框架為平行放置在工業機器人定位基準平臺上的活動框架，在標定定位完成后能夠隨意移走。
[0016]進一步地，所述的框架為可拆卸式彈性框架，框架包括上架板和下架板，上架板和下架板通過支撐桿連接起來形成框架結構;在上架板中間開有基準軸安裝孔，基準軸上半部分安裝在上架板基準軸安裝孔內；在下架板與上架板基準軸安裝孔相對應的位置也開有一個定位軸安裝孔，定位軸安裝孔內安裝有定位軸，定位軸的上部插入在基準軸下半部分內的定位孔內；在基準軸下半部分頂部與上架板基準軸安裝孔下端面之間安裝有一個彈性裝置，通過彈性裝置帶動基準軸在上架板基準軸安裝孔內上下移動，實現彈性定位。
[0017]進一步地，所述的彈性裝置為金屬彈簧或橡膠彈性元件，或機械結構所形成的空氣彈簧。
[0018]本實用新型的優點在于:本實用新型采用將吸盤取下安裝專門用于標定定位的標定頭，并通過在工業機器人定位基準平臺上設置一個標定基準點，將安裝在工業機器人工具手的標定頭，按照作業的要求與放置在工業機器人定位基準平臺上的定位基準裝置進行系統坐標測定，從而標定工業機器人工具手的坐標精度，這樣具有以下一些特點:
[0019]1、工業機器人工具手標定更為簡單。
[0020]2、提高了吸盤式工業機器人工具手標定精度。
[0021 ] 3、解決了頂尖對基準點硬性標定的測試難題。
[0022]【附圖說明】:
[0023]圖1為本發明一個實施例的結構不意圖；
[0024]圖2本發明一個實施例標定頭的結構示意圖；
[0025]圖3本發明一個實施例標定頭側面的結構示意圖；
[0026]圖4為發明一個實施例定位基準裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面將結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的描述。
[0028]實施例一
[0029]如附圖1所示，一種工業機器人吸盤式工具手定位裝置，包括工業機器人工具手I和工業機器人定位基準平臺2;所述業機器人定位基準平臺2為生產作業線工件輸送帶；在工業機器人工具手I的吸盤安裝位置上安裝有標定頭4，并在由生產作業線工件輸送帶構成的工業機器人定位基準平臺上放置有一個定位基準裝置3;通過標定頭4與定位基準裝置3配合，由編程控制器按照工具坐標系標定算法自動計算出工業機器人工具手的坐標系的位置。
[0030]所述的標定頭4為金屬材料棒制作，頭部7為尖形形狀，且頭部有一小圓弧過渡，形成一個尖球狀體;標定頭尾部為與工業機器人吸盤式工具手上吸盤安裝孔相配的螺紋結構;標定頭尾部與頭部之間設有一定位環8;標定頭尾部旋在工業機器人吸盤式工具手上吸盤安裝孔上，由螺母9鎖緊，并保證標定頭為頭部的頂尖與原吸盤的中心一致。
[0031]所述的定位基準裝置3是一個可以移動的帶有基準點的定位基準裝置，定位基準裝置上有一個尖形基準點，這個基準點即為工業機器人工具手作業時的基準點；定位基準裝置在進行工業機器人工具手標定定位時放置在由生產作業線工件輸送帶構成的工業機器人定位基準平臺上。
[0032]所述的定位基準裝置3包括一根基準軸5，基準軸5的頂端11為尖形，頂端11的尖部為基準點；基準軸5安裝在一個框架6內，且框架6平行放置在工業機器人定位基準平臺2上的活動框架，在需要標定時將定位基準裝置3放置在工業機器人定位基準平臺2上，當標定定位完成后能夠隨意移走。
[0033]所述的基準軸5為彈性軸，基準軸5安裝在可拆卸式彈性框架內，通過可拆卸式彈性框架內的彈性裝置13使得基準軸5處于彈性狀態，當工業機器人工具手標定頭4觸碰到基準軸5的基準點時，基準點將在彈性裝置的作用下伸縮，避免出現硬碰硬的狀況。
[0034]所述的框架6包括上架板14和下架板15，上架板14和下架板15通過支撐桿16連接起來形成框架結構，上架板14和下架板15分別通過螺母10與支撐桿16固定在一起，形成一個整體框架;在上架板14中間開有基準軸安裝孔，基準軸10上半部分安裝在上架板14基準軸安裝孔內；在下架板15與上架板基準軸安裝孔相對應的位置也開有一個定位軸安裝孔12，定位軸安裝孔內安裝有定位軸17，定位軸17的上部插入在基準軸5下半部分內的定位孔12內；在基準軸5下半部分頂部與上架板基準軸安裝孔下端面之間安裝有一個彈性裝置13，通過彈性裝置帶動基準軸在上架板基準軸安裝孔內上下移動，實現彈性定位。
[0035]所述的彈性裝置13為金屬彈簧，金屬彈簧13安裝在基準軸下半部分頂部與上架板基準軸安裝孔下端面之間。
[0036]實施例二
[0037]實施例二與實施例一的基本結構一樣，為一種實現上述工業機器人吸盤式工具手的定位方法的工業機器人吸盤式工具手定位裝置，包括工業機器人工具手和工業機器人定位基準平臺；其特征在于，在工業機器人工具手上安裝有標定頭，在工業機器人定位基準平臺上設置有定位基準裝置;所述的標定頭安裝在工業機器人工具手原安裝吸盤的位置;所述的定位基準裝置設置在工業機器人定位基準平臺上。
[0038]只是所述的定位基準裝置為裝配組合結構，包括一根基準軸，基準軸的頂端為尖形，頂端的尖部為基準點；基準軸安裝在一個套筒內，且套筒上端部安裝有一壓蓋，基準軸的中部有一擋環，擋環由壓蓋卡在套筒內；在壓蓋的中心開有基準軸孔，基準軸的頂端穿過基準軸孔伸出在壓蓋外面;基準軸擋環下部有一導軸，導軸插在套筒下部的導孔內，且套筒的導軸孔上端面與基準軸擋環下端面之間安裝有橡膠彈性元件，使得基準軸在套筒內形成一個彈性可浮動的基準，實現基準點的彈性定位，避免標定頭與定位基準裝置的基準點出現硬碰硬的情況。
[0039]所述的標定頭為頭部為尖形的金屬硬質材料棒制作，標定頭尾部為與工業機器人吸盤式工具手上吸盤安裝孔相配的結構，標定頭尾部安裝在工具手上吸盤安裝孔內，并保證標定頭為頭部的頂尖與原吸盤的中心一致。
[0040]實施例三
[0041]實施例三與實施例一的基本結構一樣，為一種實現上述工業機器人吸盤式工具手的定位方法的工業機器人吸盤式工具手定位裝置，包括工業機器人工具手和工業機器人定位基準平臺；其特征在于，在工業機器人工具手上安裝有標定頭，在工業機器人定位基準平臺上設置有定位基準裝置;所述的標定頭安裝在工業機器人工具手原安裝吸盤的位置;所述的定位基準裝置設置在工業機器人定位基準平臺上。
[0042]只是所述的標定頭為尖球形，并在標定頭的尖部套有一塑料制作的彈性套；同時定位基準裝置為裝配組合結構，包括一根基準軸，基準軸的頂端為尖形，頂端的尖部為基準點，在基準點的尖部也套有塑料套，以避免出現硬碰硬的情況。同時定位基準裝置基準軸是安裝在一個帶有空氣彈簧的座子內，形成一個彈性定位裝置。
[0043]所述的標定頭為頭部為尖形的金屬硬質材料棒制作，標定頭尾部為與工業機器人吸盤式工具手上吸盤安裝孔相配的結構，標定頭尾部安裝在工具手上吸盤安裝孔內，并保證標定頭為頭部的頂尖與原吸盤的中心一致。
[0044]實施例四
[0045]實施例四與實施例一的基本結構一樣，為一種實現上述工業機器人吸盤式工具手的定位方法的工業機器人吸盤式工具手定位裝置，包括工業機器人工具手和工業機器人定位基準平臺；其特征在于，在工業機器人工具手上安裝有標定頭，在工業機器人定位基準平臺上設置有定位基準裝置;所述的標定頭安裝在工業機器人工具手原安裝吸盤的位置;所述的定位基準裝置設置在工業機器人定位基準平臺上。
[0046]只是所述的標定頭和/或定位基準裝置的基準軸是采用硬質非金屬材料制作，如塑料、尼龍等，這樣就可以降低標定頭頂尖與基準軸頂尖的彈性要求。
[0047]上述所列實施例，只是結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整的描述；顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，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做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0048]本實用新型的優點在于:
[0049]本實用新型采用將吸盤取下安裝專門用于標定定位的標定頭，并通過在工業機器人定位基準平臺上設置一個標定基準點，將安裝在工業機器人工具手的標定頭，按照作業的要求與放置在工業機器人定位基準平臺上的定位基準裝置進行系統坐標測定，從而標定工業機器人工具手的坐標精度，這樣具有以下一些特點:
[0050]1、工業機器人工具手標定更為簡單。在使用本實用新型之前，標定工具手工具坐標是以吸盤中心為工具坐標基準，在標定時因難以用肉眼判斷出吸盤的中心位置，需通過多次抓取基準點，所以也很難尋找到定位基準，可是如果標定工具手不在工件中心，會造成抓取時抓偏，從而不能把工件放置指定位置，但這樣往往要花去大量的時間尋找定位基準，從而降低了工作效率。本發明直接利用標定頭通過與放置在工業機器人定位基準平臺上的定位基準裝置進行系統坐標測定，可以快速準確確定坐標基準，所以操作更為簡單。
[0051 ] 2、提高了吸盤式工業機器人工具手標定精度。原吸盤式工業機器人工具手在標定時，只是用肉眼通過估計判斷出工業機器人工具手基準點，而無法真正準確確定其中心，而且使用吸盤作為定位裝置標定的基準點在在調試中任意的旋轉幾個角度后坐標基準點就偏離了定位基準的頂尖的位置，從而使標定后精度大大折扣;而本實用新型在裝配定位裝置調試后，機器人工具手坐標的坐標基準點可在調試中任意的旋轉，坐標基準點始終可以與定位基準裝置的頂尖對齊，可以十分準確確定出機器人工具手的坐標，可以大大提高標定精度。
[0052]3、解決了頂尖對基準點硬性標定的測試難題。由于工業機器人工具手上無任何減震的裝置，從而在工具手標定工具坐標系的時候在與定位基準配合在其正下、正東、正南、正西、正北等方向中的其中四個點進行示教時會因操作員使用工業機器人工具坐標標定法調整工業機器人姿勢時，如果出現失誤會把工具坐標基準的頂尖往定位基準的頂尖施壓，這個失誤操作操作很容易把放有定位基準的設備造成損壞或者定位基準在地面上，則會造成工業機器人的損壞并影響其精度或造成工具手的損壞。本實用新型通過采用彈性定位基準裝置有效避免了硬碰硬的現象出現。
[0053]4、提尚吸盤的使用壽命。在原有標定時，極其容易造成吸盤的損壞；由于原有的標定不經過標定坐標系，是直接用肉眼摸個基準點，但這樣需要經過很多次才能基本找到，因此對吸盤的損害是很大的。本發明采用坐標系進行標定，可以十分準確地標定出準心位置，而且操作時是將吸盤取下，另外使用標定裝置進行標定的，所以不會對吸盤造成影響。
【主權項】
1.一種工業機器人工具手彈性標定定位裝置，包括工業機器人工具手和工業機器人定位基準平臺；其特征在于，在工業機器人工具手上安裝有標定頭，在工業機器人定位基準平臺上設置有定位基準裝置;所述的標定頭安裝在工業機器人工具手原安裝吸盤的位置;所述的定位基準裝置設置在工業機器人定位基準平臺上。2.如權利要求1所述的工業機器人工具手彈性標定定位裝置，其特征在于，所述的標定頭為頭部為尖形的硬質材料棒，標定頭尾部為與工業機器人吸盤式工具手上吸盤安裝孔相配的結構，標定頭尾部安裝在工具手上吸盤安裝孔內，并保證標定頭為頭部的頂尖與原吸盤的中心一致。3.如權利要求1所述的工業機器人工具手彈性標定定位裝置，其特征在于，所述的定位基準裝置是一個獨立的帶有基準點的定位基準裝置，定位基準裝置是放置在工業機器人定位基準平臺上的，在定位基準裝置上至少有一個尖形的基準點，這個基準點即為工業機器人工具手作業時的基準點。4.如權利要求3所述的工業機器人工具手彈性標定定位裝置，其特征在于，所述的定位基準裝置包括一根基準軸，基準軸的頂端為尖形，頂端的尖部為基準點;基準軸安裝在一個框架內，且框架為平行放置在工業機器人定位基準平臺上的活動框架，在標定定位完成后能夠隨意移走。5.如權利要求4所述的工業機器人工具手彈性標定定位裝置，其特征在于，所述的框架為可拆卸式彈性框架，框架包括上架板和下架板，上架板和下架板通過支撐桿連接起來形成框架結構;在上架板中間開有基準軸安裝孔，基準軸上半部分安裝在上架板基準軸安裝孔內；在下架板與上架板基準軸安裝孔相對應的位置也開有一個定位軸安裝孔，定位軸安裝孔內安裝有定位軸，定位軸的上部插入在基準軸下半部分內的定位孔內；在基準軸下半部分頂部與上架板基準軸安裝孔下端面之間安裝有一個彈性裝置，通過彈性裝置帶動基準軸在上架板基準軸安裝孔內上下移動，實現彈性定位。6.如權利要求5所述的工業機器人工具手彈性標定定位裝置，其特征在于，所述的彈性裝置為金屬彈簧或橡膠彈性元件，或機械結構所形成的空氣彈簧。
【文檔編號】B25J19/00GK205415697SQ201620259866
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】尹霞, 周弈龍, 陳土軍, 張軍, 廖申學, 薛擁軍, 唐前鵬, 李祝慶
【申請人】湖南化工職業技術學院