本发明涉及机器人圆柱副关节的回零，尤其涉及一种用于scara圆柱副关节的回零装置及其方法。
背景技术：
scara(selectivecomplianceassemblyrobotarm)机器人末端通常是一个转动关节和移动关节组合的圆柱副关节。现有运动耦合的scara机器人的转动和移动关节结构复杂，导致各关节回零误差大，回零过程繁琐等缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种用于scara圆柱副关节的回零装置及其方法。其具有结构简单紧凑，回零过程简洁、位置精准等优点，实现了机器人两个关节的分别自动回零。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于scara圆柱副关节的回零装置，该scara圆柱副关节包括第二连杆9及其丝杆10和花键套6；丝杆10穿过花键套6，花键套6通过轴承安装在第二连杆9上；丝杆10由伺服电机驱动，伺服电机的运行由控制器控制；该回零装置包括第一接近式传感器1、第二接近式传感器2、传感器安装架3、转动关节感应螺钉4、紧定型固定环5、开口型固定环7、末端执行器8；
所述紧定型固定环5套设固定在花键套6上，转动关节感应螺钉4安装在紧定型固定环5上；
所述传感器安装架3的上端部固定安装在第二连杆9的底面；第一接近式传感器1和第二接近式传感器2自上而下安装在传感器安装架3的中部；传感器安装架3的下端部为一90°的折弯平面，在折弯平面上开设有第一定位销孔31；
所述末端执行器8和开口型固定环7依次安装在丝杆10的下端部，其中末端执行器8安装在丝杆10下端部的顶端；该末端执行器8上开设有第二定位销孔81；
所述第一接近式传感器1、第二接近式传感器2连接控制器。
所述开口型固定环7为磁性开口型固定环。
所述控制器为运动控制卡。
一种用于scara圆柱副关节的回零装置运行方法，包括如下步骤：
scara机器人装配完成后，进行自身零位初标定；
回零开始时，各关节按预定方向运动，直到接近式传感器检测目标附近感应信号，伺服电机以指定减速度减速停止；再反向低速转动，直到接近式传感器再次检测到接近信号变化时，伺服电机减速停止；并再次反向转动，直到检测到编码器标志位信号，伺服电机停止，并记录下此时编码器数值；建立接近式传感器信号与编码器位置之间的关系；
再建立机械零位与编码器位置的关系；驱动各关节到零位附近后，伺服电机伺服断电，伺服电机的制动器打开，使各关节处于自由状态，编码器还在始终记录当前位置；手动微调末端执行器8的位置，直到销钉能够穿过两相对的第一定位销孔31和第二定位销孔81时，记录下此时编码器的数值；
将机械零位编码器的位置与检测到传感器信号时编码器的位置之间的差值，记为机械零位与接近信号位置偏移；scara机器人自动回零时，各关节首先寻找接近式传感器信号后，再反向转动过位置偏移的数值，各关节即到达机械零位。
所述各关节是指转动关节、移动关节。
scara机器人转动关节先回零后，移动关节再回零；
scara机器人，是指带增量式编码器电机的scara机器人，每次开机时各关节电机寻找到传感器信号，再反向移动偏移位置即到达机械零位。
转动关节回零的具体步骤：
当花键套6旋转到机械零位附近时，转动关节感应螺钉4进入第一接近式传感器1检测范围，则第一接近式传感器1接收到信号，记录信号编码器位置；末端执行器8上的第二定位销孔81与传感器安装架3上的第一定位销孔31对齐，用销钉能同时穿过第二定位销孔81和第一定位销孔31时为转动关节机械零位，记录机械零位编码器位置；编码器记录的两位置的差值为偏移位置并储存于储存器中；scara机器人，每次开机时电机寻找到第一接近式传感器1信号，再反向旋转偏移角度即到达机械零位；
移动关节回零的具体步骤：
当丝杆10移动到机械零位附近时，开口型固定环7进入第二接近式传感器2检测范围，则第二接近式传感器2接收到信号，记录信号编码器位置；开口型固定环7上端面与花键套6下端面接触时，为移动关节机械零位，记录机械零位编码器位置；编码器记录的两位置的差值为偏移位置并存储在储存器中；scara机器人，每次开机时电机寻找到第二接近式传感器2信号，再反向移动偏移位置即到达机械零位。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明由两个并排的接近式传感器和由转动关节感应螺钉及磁性开口型固定环构成的感应部件，实现了scara组合关节的回零，该装置结构紧凑。机器人回零初次标定后，在存储器中记录下机械零位与传感器信号偏移位置，之后无需手动调整校准销孔位置，可自动实现回零校准。针对带增量式编码器的驱动电机能方便地实现开机关节回零。针对绝对式编码器，当更换电池或机械部件后，只要传感器位置不变，就能自动找回零点。
附图说明
图1为本发明用于scara圆柱副关节的回零装置剖面结构示意图。
图2为本发明用于scara圆柱副关节的回零装置立体结构示意图。
图3为本发明用于scara圆柱副关节的回零装置俯视结构示意图。
图4为本发明传感器安装架结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至4所示。本发明公开了一种用于scara圆柱副关节的回零装置，该scara圆柱副关节包括第二连杆9及其丝杆10和花键套6；丝杆10穿过花键套6，花键套6通过轴承安装在第二连杆9上；丝杆10由伺服电机驱动，伺服电机的运行由控制器控制；该回零装置包括第一接近式传感器1、第二接近式传感器2、传感器安装架3、转动关节感应螺钉4、紧定型固定环5、开口型固定环7、末端执行器8；
所述紧定型固定环5套设固定在花键套6上，转动关节感应螺钉4安装在紧定型固定环5上；
所述传感器安装架3的上端部固定安装在第二连杆9的底面；第一接近式传感器1和第二接近式传感器2自上而下安装在传感器安装架3的中部；传感器安装架3的下端部为一90°的折弯平面，在折弯平面上开设有第一定位销孔31；
所述末端执行器8和开口型固定环7依次安装在丝杆10的下端部，其中末端执行器8安装在丝杆10下端部的顶端；该末端执行器8上开设有第二定位销孔81；第一定位销孔31和第二定位销孔81用于定位执行器的初始角度。
所述第一接近式传感器1、第二接近式传感器2连接控制器。第一接近式传感器1用于转动关节回零，第二接近式传感器2用于移动关节回零。
转动关节感应螺钉4作为第一接近式传感器1的检测目标，同时起紧定固定环的作用。
所述开口型固定环7(上端面带缓冲垫圈)为磁性开口型固定环，起限制丝杆10行程的作用，同时作为第二接近式传感器2的检测目标。
当第一定位销孔31和第二定位销孔81同轴时，即为转动关节零位。
所述控制器为运动控制卡。
接近式传感器检测到磁性金属靠近(非磁性金属检测距离较短)，会产生数字电压信号，由控制器(运动控制卡)读取该信号。同时控制器可获得任意时刻电机编码器的反馈位置。
这里scara机器人的圆柱副由花键套(滚珠花键套)与花键轴结构实现关节转动，由滚珠螺母和丝杆轴实现关节移动，花键轴与丝杆轴是同一个零件。转动关机与移动关节间运动存在耦合。机器人转动关节先回零后，移动关节再回零。
本发明用于scara圆柱副关节的回零，可通过如下步骤实现：
scara机器人装配完成后，进行自身零位初标定；
回零开始时，各关节按预定方向运动，直到接近式传感器检测目标附近感应信号，伺服电机以指定减速度减速停止；再反向低速转动，直到接近式传感器再次检测到接近信号变化时，伺服电机减速停止；并再次反向转动，直到检测到编码器标志位信号，伺服电机停止，并记录下此时编码器数值；建立接近式传感器信号与编码器位置之间的关系；
再建立机械零位与编码器位置的关系；驱动各关节到零位附近后，伺服电机伺服断电，伺服电机的制动器打开，使各关节处于自由状态，编码器还在始终记录当前位置；手动微调末端执行器8的位置，直到销钉能够穿过两相对的第一定位销孔31和第二定位销孔81时，记录下此时编码器的数值；
将机械零位编码器的位置与检测到传感器信号时编码器的位置之间的差值，记为机械零位与接近信号位置偏移；scara机器人自动回零时，各关节首先寻找接近式传感器信号后，再反向转动过位置偏移的数值，各关节即到达机械零位。
所述各关节是指转动关节、移动关节。
scara机器人转动关节先回零后，移动关节再回零；
scara机器人，是指带增量式编码器电机的scara机器人，每次开机时各关节电机寻找到传感器信号，再反向移动偏移位置即到达机械零位。
转动关节回零的具体步骤：
当花键套6旋转到机械零位附近时，转动关节感应螺钉4进入第一接近式传感器1检测范围，则第一接近式传感器1接收到信号，记录信号编码器位置；末端执行器8上的第二定位销孔81与传感器安装架3上的第一定位销孔31对齐，用销钉能同时穿过第二定位销孔81和第一定位销孔31时为转动关节机械零位，记录机械零位编码器位置；编码器记录的两位置的差值为偏移位置并储存于储存器中；scara机器人，每次开机时电机寻找到第一接近式传感器1信号，再反向旋转偏移角度即到达机械零位；
移动关节回零的具体步骤：
当丝杆10移动到机械零位附近时，开口型固定环7进入第二接近式传感器2检测范围，则第二接近式传感器2接收到信号，记录信号编码器位置；开口型固定环7上端面与花键套6下端面接触时，为移动关节机械零位，记录机械零位编码器位置；编码器记录的两位置的差值为偏移位置并存储在储存器中；scara机器人，每次开机时电机寻找到第二接近式传感器2信号，再反向移动偏移位置即到达机械零位。
scara机器人，每次开机时，花键套和滚珠螺母同时运动，使转动关节回零到零位角度。然后，滚珠螺母单独运动，使移动关节再回零到零位位置；进而完成scara机器人末端两关节的回零。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。