一种工业机器人工具手弹性标定定位装置的制造方法
【专利摘要】一种工业机器人工具手弹性标定定位装置，包括工业机器人工具手和工业机器人定位基准平台；其特征在于，在工业机器人工具手上安装有标定头，在工业机器人定位基准平台上设置有定位基准装置；所述的标定头安装在工业机器人工具手原安装吸盘的位置；所述的定位基准装置设置在工业机器人定位基准平台上。本实用新型采用将吸盘取下安装专门用于标定定位的标定头，并通过在工业机器人定位基准平台上设置一个标定基准点，将安装在工业机器人工具手的标定头，按照作业的要求与放置在工业机器人定位基准平台上的定位基准装置进行系统坐标测定，从而标定工业机器人工具手的坐标精度。
【专利说明】
一种工业机器人工具手弹性标定定位装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及到一种机器人的操作控制装置，尤其是涉及一种工业机器人工具手进行标定定位作业时的辅助标定作业装置，主要用于各种机器人工具手的标定定位;属于智能制造技术领域。
[0002]【背景技术】:
[0003]我国已成为全球最大的潜在工业机器人消费国，年均增速达到25%以上。按照工信部的发展规划，到2020年，工业机器人装机量将达到100万台。智能制造的日渐深入，湖南省开始大力扶持机器人产业，2011年，中国轻工集团公司下属长泰机器人有限公司落户长沙，开始生产机器人柔性焊接生产线、全过程铸造生产线、桁架机械手、智能物流生产线。2013年被省经信委授予“湖南省工业机器人产业示范基地”。2015年湖南省已有近30家与工业机器人相关的企业。
[0004]随着工业机器人在企业中的大量使用，企业越来越重视机器人的操作技术。工业机器人的工作过程中，主要是机器人、PLC、智能视觉系统的相互配合，而工业机器人的调试运行过程中，机器人的坐标系是事关重大的。在现在设备使用中工程技术人员发现机器人在定点装置中存在操作精度不高，重复定位精度达不到设计要求，运行中影响到机器人工作状态。特别是在带吸盘类工装的工业机器人坐标系的标定是以吸盘中心点为基准，通常是无法准确的定位，即使定位后，工业机器人坐标系精度达不到预期的效果，造成设备在精密装配中，找不到准确的位置，造成装配精度达不到工艺要求，严重者会造成设备损伤。
[0005]之所以出现这种情况，主要是因为原来工具手坐标的标定是目测工具手吸盘中心的虚拟点进行标定，用肉眼寻找吸盘中心点基准时寻找困难，其中心点寻找和确定其在空间位置定位精度不准确，并且塑料吸盘属于易损物件，直接标定可能造成吸盘损伤，使工具手工具坐标的正确标定变得很复杂，操作有困难，因此很有必要对此加以改进:
[0006]通过专利检索没发现有与本实用新型相同技术的专利文献报道，与本实用新型有一定关系的专利主要有以下几个:
[0007]1、专利号为CN201420538568.4，名称为“一种适用于工业机器人加工的弹性定位装置”的实用新型专利，该专利公开了一种结构简单和使用方便的适用于工业机器人加工的弹性定位装置，该定位装置是用于对一侧已固定或紧靠于工作台上定位件的工件进行另一侧的弹性定位，其包括可滑动安装在工作台上的底座和设置在底座上的压紧件，压紧件与底座之间设置有弹性件;所述压紧件可移动设置在底座上并设置于工件的另一侧;弹性件与压紧件和底座之间的作用力实现对工件另一侧弹性定位。该实用新型弹性定位装置的压紧力可根据工件的材质和形状等参数需求进行相应调节，并且压紧件对于工件产生高温发胀的现象也可自动相应调节压紧力，从而既可达到工件有效定位的效果，也可解决工件加工过程中发生形变的问题，确保机器人对工件的加工精确度以及加工质量。
[0008]2、专利号为CN201420538608.5，名称为“一种适用于工业机器人加工的定位装置”的实用新型专利，该专利公开了一种结构简单、定位准确和操作使用方便的适用于工业机器人加工的定位装置，该定位装置是用于将工件定位在夹具工作台上;该定位装置包括底座和两件以上的定位件，每件所述定位件与底座可拆卸连接;所述定位件包括用于固定工件的定位部和与底座连接的固定部，定位部与固定部连接;所述定位部的形状和与其接触的工件部位的形状贴合匹配。该实用新型的定位装置可实现同时或分别对多种形状的工件或同种形状的多件工件进行有效定位，通用性强，从而提高机器人或机械臂对工件加工的精确度以及加工的质量。
[0009]3、专利号为CN200880131991.X，名称为“用于标定工业机器人系统的方法和设备”的发明专利，该专利公开了一种用于标定工业机器人系统的方法和设备，该工业机器人系统包括至少一个机器人(I)和定位器(2)，机器人具有机器人坐标系(xrl、yrl、zrl)，而定位器具有定位器坐标系(xp、yp、zp)并适于通过使工件绕旋转轴线旋转而改变工件的定向并保持工件。相对于物体坐标系(xoUyoUzol)编程用于机器人的目标点。该设备包括机器人控制器(3)、布置在定位器上的至少三个标定物体(24a-c)和由机器人保持的标定工具
(26)。标定物体的位置在物体坐标系中是已知的。机器人控制器构造成:相对于机器人坐标系确定标定物体的位置;确定对应于定位器的旋转轴线的至少三个不同角度的、所述标定物体中的第一标定物体(24a)和第二标定物体(24c)的位置;基于对应于轴线的三个角度的、第一和第二标定物体的已确定的位置，在第一机器人坐标系中确定定位器的旋转轴线的方向；并且通过执行标定物体的已知位置与已确定的位置之间的最佳拟合来确定第一物体坐标系与定位器坐标系之间的关系。
[0010]上述这些专利虽说都涉及到了工业机器人的定位，但仔细分析可以发现这些专利并没有正真提出解决用目前肉眼寻找工业机器人工具手吸盘中心点基准时寻找困难，中心点寻找和确定其在空间位置定位精度不准确的问题，因此仍将出现前面所述的一些问题，仍有待进一步加以改进。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的在于针对现有用肉眼寻找工业机器人工具手吸盘中心点基准时寻找困难，中心点寻找和确定其在空间位置定位精度不准确的不足，提出一种新的工业机器人工具手的标定定位装置。该种工业机器人工具手的标定定位装置可以有效避免出现用肉眼寻找吸盘中心点基准时寻找困难，中心点寻找和确定其在空间位置定位精度不准确的问题。
[0012]为了达到这一目的，本实用新型提供了一种工业机器人工具手弹性标定定位装置，包括工业机器人工具手和工业机器人定位基准平台；其特征在于，在工业机器人工具手上安装有标定头，在工业机器人定位基准平台上设置有定位基准装置;所述的标定头安装在工业机器人工具手原安装吸盘的位置;所述的定位基准装置设置在工业机器人定位基准平台上。
[0013]进一步地，所述的标定头为头部为尖形的硬质材料棒，标定头尾部为与工业机器人吸盘式工具手上吸盘安装孔相配的结构，标定头尾部安装在工具手上吸盘安装孔内，并保证标定头为头部的顶尖与原吸盘的中心一致。
[0014]进一步地，所述的定位基准装置是一个独立的带有基准点的定位基准装置，定位基准装置是放置在工业机器人定位基准平台上的，在定位基准装置上至少有一个尖形的基准点，这个基准点即为工业机器人工具手作业时的基准点。
[0015]进一步地，所述的定位基准装置包括一根基准轴，基准轴的顶端为尖形，顶端的尖部为基准点；基准轴安装在一个框架内，且框架为平行放置在工业机器人定位基准平台上的活动框架，在标定定位完成后能够随意移走。
[0016]进一步地，所述的框架为可拆卸式弹性框架，框架包括上架板和下架板，上架板和下架板通过支撑杆连接起来形成框架结构;在上架板中间开有基准轴安装孔，基准轴上半部分安装在上架板基准轴安装孔内；在下架板与上架板基准轴安装孔相对应的位置也开有一个定位轴安装孔，定位轴安装孔内安装有定位轴，定位轴的上部插入在基准轴下半部分内的定位孔内；在基准轴下半部分顶部与上架板基准轴安装孔下端面之间安装有一个弹性装置，通过弹性装置带动基准轴在上架板基准轴安装孔内上下移动，实现弹性定位。
[0017]进一步地，所述的弹性装置为金属弹簧或橡胶弹性元件，或机械结构所形成的空气弹簧。
[0018]本实用新型的优点在于:本实用新型采用将吸盘取下安装专门用于标定定位的标定头，并通过在工业机器人定位基准平台上设置一个标定基准点，将安装在工业机器人工具手的标定头，按照作业的要求与放置在工业机器人定位基准平台上的定位基准装置进行系统坐标测定，从而标定工业机器人工具手的坐标精度，这样具有以下一些特点:
[0019]1、工业机器人工具手标定更为简单。
[0020]2、提高了吸盘式工业机器人工具手标定精度。
[0021 ] 3、解决了顶尖对基准点硬性标定的测试难题。
[0022]【附图说明】:
[0023]图1为本发明一个实施例的结构不意图；
[0024]图2本发明一个实施例标定头的结构示意图；
[0025]图3本发明一个实施例标定头侧面的结构示意图；
[0026]图4为发明一个实施例定位基准装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。
[0028]实施例一
[0029]如附图1所示，一种工业机器人吸盘式工具手定位装置，包括工业机器人工具手I和工业机器人定位基准平台2;所述业机器人定位基准平台2为生产作业线工件输送带；在工业机器人工具手I的吸盘安装位置上安装有标定头4，并在由生产作业线工件输送带构成的工业机器人定位基准平台上放置有一个定位基准装置3;通过标定头4与定位基准装置3配合，由编程控制器按照工具坐标系标定算法自动计算出工业机器人工具手的坐标系的位置。
[0030]所述的标定头4为金属材料棒制作，头部7为尖形形状，且头部有一小圆弧过渡，形成一个尖球状体;标定头尾部为与工业机器人吸盘式工具手上吸盘安装孔相配的螺纹结构;标定头尾部与头部之间设有一定位环8;标定头尾部旋在工业机器人吸盘式工具手上吸盘安装孔上，由螺母9锁紧，并保证标定头为头部的顶尖与原吸盘的中心一致。
[0031]所述的定位基准装置3是一个可以移动的带有基准点的定位基准装置，定位基准装置上有一个尖形基准点，这个基准点即为工业机器人工具手作业时的基准点；定位基准装置在进行工业机器人工具手标定定位时放置在由生产作业线工件输送带构成的工业机器人定位基准平台上。
[0032]所述的定位基准装置3包括一根基准轴5，基准轴5的顶端11为尖形，顶端11的尖部为基准点；基准轴5安装在一个框架6内，且框架6平行放置在工业机器人定位基准平台2上的活动框架，在需要标定时将定位基准装置3放置在工业机器人定位基准平台2上，当标定定位完成后能够随意移走。
[0033]所述的基准轴5为弹性轴，基准轴5安装在可拆卸式弹性框架内，通过可拆卸式弹性框架内的弹性装置13使得基准轴5处于弹性状态，当工业机器人工具手标定头4触碰到基准轴5的基准点时，基准点将在弹性装置的作用下伸缩，避免出现硬碰硬的状况。
[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通过支撑杆16连接起来形成框架结构，上架板14和下架板15分别通过螺母10与支撑杆16固定在一起，形成一个整体框架;在上架板14中间开有基准轴安装孔，基准轴10上半部分安装在上架板14基准轴安装孔内；在下架板15与上架板基准轴安装孔相对应的位置也开有一个定位轴安装孔12，定位轴安装孔内安装有定位轴17，定位轴17的上部插入在基准轴5下半部分内的定位孔12内；在基准轴5下半部分顶部与上架板基准轴安装孔下端面之间安装有一个弹性装置13，通过弹性装置带动基准轴在上架板基准轴安装孔内上下移动，实现弹性定位。
[0035]所述的弹性装置13为金属弹簧，金属弹簧13安装在基准轴下半部分顶部与上架板基准轴安装孔下端面之间。
[0036]实施例二
[0037]实施例二与实施例一的基本结构一样，为一种实现上述工业机器人吸盘式工具手的定位方法的工业机器人吸盘式工具手定位装置，包括工业机器人工具手和工业机器人定位基准平台；其特征在于，在工业机器人工具手上安装有标定头，在工业机器人定位基准平台上设置有定位基准装置;所述的标定头安装在工业机器人工具手原安装吸盘的位置;所述的定位基准装置设置在工业机器人定位基准平台上。
[0038]只是所述的定位基准装置为装配组合结构，包括一根基准轴，基准轴的顶端为尖形，顶端的尖部为基准点；基准轴安装在一个套筒内，且套筒上端部安装有一压盖，基准轴的中部有一挡环，挡环由压盖卡在套筒内；在压盖的中心开有基准轴孔，基准轴的顶端穿过基准轴孔伸出在压盖外面;基准轴挡环下部有一导轴，导轴插在套筒下部的导孔内，且套筒的导轴孔上端面与基准轴挡环下端面之间安装有橡胶弹性元件，使得基准轴在套筒内形成一个弹性可浮动的基准，实现基准点的弹性定位，避免标定头与定位基准装置的基准点出现硬碰硬的情况。
[0039]所述的标定头为头部为尖形的金属硬质材料棒制作，标定头尾部为与工业机器人吸盘式工具手上吸盘安装孔相配的结构，标定头尾部安装在工具手上吸盘安装孔内，并保证标定头为头部的顶尖与原吸盘的中心一致。
[0040]实施例三
[0041]实施例三与实施例一的基本结构一样，为一种实现上述工业机器人吸盘式工具手的定位方法的工业机器人吸盘式工具手定位装置，包括工业机器人工具手和工业机器人定位基准平台；其特征在于，在工业机器人工具手上安装有标定头，在工业机器人定位基准平台上设置有定位基准装置;所述的标定头安装在工业机器人工具手原安装吸盘的位置;所述的定位基准装置设置在工业机器人定位基准平台上。
[0042]只是所述的标定头为尖球形，并在标定头的尖部套有一塑料制作的弹性套；同时定位基准装置为装配组合结构，包括一根基准轴，基准轴的顶端为尖形，顶端的尖部为基准点，在基准点的尖部也套有塑料套，以避免出现硬碰硬的情况。同时定位基准装置基准轴是安装在一个带有空气弹簧的座子内，形成一个弹性定位装置。
[0043]所述的标定头为头部为尖形的金属硬质材料棒制作，标定头尾部为与工业机器人吸盘式工具手上吸盘安装孔相配的结构，标定头尾部安装在工具手上吸盘安装孔内，并保证标定头为头部的顶尖与原吸盘的中心一致。
[0044]实施例四
[0045]实施例四与实施例一的基本结构一样，为一种实现上述工业机器人吸盘式工具手的定位方法的工业机器人吸盘式工具手定位装置，包括工业机器人工具手和工业机器人定位基准平台；其特征在于，在工业机器人工具手上安装有标定头，在工业机器人定位基准平台上设置有定位基准装置;所述的标定头安装在工业机器人工具手原安装吸盘的位置;所述的定位基准装置设置在工业机器人定位基准平台上。
[0046]只是所述的标定头和/或定位基准装置的基准轴是采用硬质非金属材料制作，如塑料、尼龙等，这样就可以降低标定头顶尖与基准轴顶尖的弹性要求。
[0047]上述所列实施例，只是结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0048]本实用新型的优点在于:
[0049]本实用新型采用将吸盘取下安装专门用于标定定位的标定头，并通过在工业机器人定位基准平台上设置一个标定基准点，将安装在工业机器人工具手的标定头，按照作业的要求与放置在工业机器人定位基准平台上的定位基准装置进行系统坐标测定，从而标定工业机器人工具手的坐标精度，这样具有以下一些特点:
[0050]1、工业机器人工具手标定更为简单。在使用本实用新型之前，标定工具手工具坐标是以吸盘中心为工具坐标基准，在标定时因难以用肉眼判断出吸盘的中心位置，需通过多次抓取基准点，所以也很难寻找到定位基准，可是如果标定工具手不在工件中心，会造成抓取时抓偏，从而不能把工件放置指定位置，但这样往往要花去大量的时间寻找定位基准，从而降低了工作效率。本发明直接利用标定头通过与放置在工业机器人定位基准平台上的定位基准装置进行系统坐标测定，可以快速准确确定坐标基准，所以操作更为简单。
[0051 ] 2、提高了吸盘式工业机器人工具手标定精度。原吸盘式工业机器人工具手在标定时，只是用肉眼通过估计判断出工业机器人工具手基准点，而无法真正准确确定其中心，而且使用吸盘作为定位装置标定的基准点在在调试中任意的旋转几个角度后坐标基准点就偏离了定位基准的顶尖的位置，从而使标定后精度大大折扣;而本实用新型在装配定位装置调试后，机器人工具手坐标的坐标基准点可在调试中任意的旋转，坐标基准点始终可以与定位基准装置的顶尖对齐，可以十分准确确定出机器人工具手的坐标，可以大大提高标定精度。
[0052]3、解决了顶尖对基准点硬性标定的测试难题。由于工业机器人工具手上无任何减震的装置，从而在工具手标定工具坐标系的时候在与定位基准配合在其正下、正东、正南、正西、正北等方向中的其中四个点进行示教时会因操作员使用工业机器人工具坐标标定法调整工业机器人姿势时，如果出现失误会把工具坐标基准的顶尖往定位基准的顶尖施压，这个失误操作操作很容易把放有定位基准的设备造成损坏或者定位基准在地面上，则会造成工业机器人的损坏并影响其精度或造成工具手的损坏。本实用新型通过采用弹性定位基准装置有效避免了硬碰硬的现象出现。
[0053]4、提尚吸盘的使用寿命。在原有标定时，极其容易造成吸盘的损坏；由于原有的标定不经过标定坐标系，是直接用肉眼摸个基准点，但这样需要经过很多次才能基本找到，因此对吸盘的损害是很大的。本发明采用坐标系进行标定，可以十分准确地标定出准心位置，而且操作时是将吸盘取下，另外使用标定装置进行标定的，所以不会对吸盘造成影响。
【主权项】
1.一种工业机器人工具手弹性标定定位装置，包括工业机器人工具手和工业机器人定位基准平台；其特征在于，在工业机器人工具手上安装有标定头，在工业机器人定位基准平台上设置有定位基准装置;所述的标定头安装在工业机器人工具手原安装吸盘的位置;所述的定位基准装置设置在工业机器人定位基准平台上。2.如权利要求1所述的工业机器人工具手弹性标定定位装置，其特征在于，所述的标定头为头部为尖形的硬质材料棒，标定头尾部为与工业机器人吸盘式工具手上吸盘安装孔相配的结构，标定头尾部安装在工具手上吸盘安装孔内，并保证标定头为头部的顶尖与原吸盘的中心一致。3.如权利要求1所述的工业机器人工具手弹性标定定位装置，其特征在于，所述的定位基准装置是一个独立的带有基准点的定位基准装置，定位基准装置是放置在工业机器人定位基准平台上的，在定位基准装置上至少有一个尖形的基准点，这个基准点即为工业机器人工具手作业时的基准点。4.如权利要求3所述的工业机器人工具手弹性标定定位装置，其特征在于，所述的定位基准装置包括一根基准轴，基准轴的顶端为尖形，顶端的尖部为基准点;基准轴安装在一个框架内，且框架为平行放置在工业机器人定位基准平台上的活动框架，在标定定位完成后能够随意移走。5.如权利要求4所述的工业机器人工具手弹性标定定位装置，其特征在于，所述的框架为可拆卸式弹性框架，框架包括上架板和下架板，上架板和下架板通过支撑杆连接起来形成框架结构;在上架板中间开有基准轴安装孔，基准轴上半部分安装在上架板基准轴安装孔内；在下架板与上架板基准轴安装孔相对应的位置也开有一个定位轴安装孔，定位轴安装孔内安装有定位轴，定位轴的上部插入在基准轴下半部分内的定位孔内；在基准轴下半部分顶部与上架板基准轴安装孔下端面之间安装有一个弹性装置，通过弹性装置带动基准轴在上架板基准轴安装孔内上下移动，实现弹性定位。6.如权利要求5所述的工业机器人工具手弹性标定定位装置，其特征在于，所述的弹性装置为金属弹簧或橡胶弹性元件，或机械结构所形成的空气弹簧。
【文档编号】B25J19/00GK205415697SQ201620259866
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】尹霞, 周弈龙, 陈土军, 张军, 廖申学, 薛拥军, 唐前鹏, 李祝庆
【申请人】湖南化工职业技术学院