SCARA机器人机械原点标识装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于SCARA机械人的机械原点标识、标记的SCARA机器人机械原点标识装置。

背景技术：

SCARA机器人，全称平面关节型机器人(Selective Compliance Assembly Robot Arm)，是一种圆柱坐标型机器人。该机器人主要由基座、大臂、小臂、丝杠四部分组成，包含3个旋转关节和1个移动关节。其中，3个旋转关节的轴线相互平行，分别用于连接基座与大臂、大臂与小臂、驱动手腕旋转。该机器人结构轻便、响应迅速，广泛应用于3C行业的零件搬运、装配等。

SCARA机器人的机械原点，又称机械零点，是SCARA机器人空间位姿的参考点。该机械原点的准确性，直接影响到SCARA机器人的绝对精度。

常见的SCARA机器人机械原点标识装置主要有两种：一种是基于标示线；另一种是基于槽口。

ABB的多款机器人使用基于标示线的机械原点标识装置。标识前，先通过一定的技术手段对机器人的机械原点进行标定，然后将机器人运动到机械原点位置，再使用配打的形式在活动关节相对运动部件的交接处设置一条贯穿于相对运动部件的直线，以该直线作为机械原点的标识。

EPSON的SCARA机器人也使用基于标志线的机械原点标识装置。不同的是，EPSON的机器人在设计、加工时，预先设置矩形的缺口作为机械原点标识。该缺口的工作原理与上述ABB的直线标识一致。

KUKA的多款机器人使用基于槽口的机械原点标识装置。在活动关节相对运动的两个部件上分别设置特定的槽口和千分表安装孔，以该槽口和千分表安装孔作为机械原点标识。

基于标示线的机械原点标识装置精度低，且需要在机器人整机装配完成后进行标识(如果在机器人整机装配前进行标识，由于受装配过程影响，其精度将更低)；基于槽口的机械原点标识装置成本高、使用过程麻烦、其精度很大程度上受限于槽口的形状和加工精度，且该标识装置标识过程复杂、技术难度大、精度要求高。因此，一种成本低、标识过程简单、精度高、加工方便的SCARA机器人机械原点标识装置成为市场对机器人机械原点标识装置的新需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述技术问题提出一种用于SCARA机械人的机械原点标识、标记的SCARA机器人机械原点标识装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种SCARA机器人机械原点标识装置，SCARA机器人包括至少一个旋转关节和/或至少一个移动关节；每一个所述旋转关节和/或每一个移动关节分别设置有用于标识机械原点位置的游标刻度；所述游标刻度包括相邻设置的主刻度和副刻度，且所述主刻度和副刻度的每一格刻度的长度或角度不同；所述主刻度和副刻度分别设于旋转关节的两个相对旋转的部位，或分别设于移动关节的两个相对移动的部位。

其中，所述SCARA机器人包括至少一个旋转关节和/或至少一个移动关节处于标定的机械原点位置时，通过所述游标刻度的读数分别获取SCARA机器人的每一个所述旋转关节和/或每一个移动关节当前的机械原点位置；将获取的SCARA机器人的每一个所述旋转关节和/或每一个移动关节当前的机械原点位置与SCARA机器人的每一个所述旋转关节和/或每一个移动关节预设的机械原点位置进行比对以标识该SCARA机器人的每一个所述旋转关节和/或每一个移动关节的机械原点。

在本实用新型中，所述副刻度的每一格刻度的长度或角度小于主刻度的每一格刻度的长度或角度，所述副刻度上的每一格刻度为n/m个所述主刻度上的每一格刻度的长度或角度，其中，n为副刻度的总长度或总角度，m为副刻度的总刻度数。

在本实用新型中，SCARA机器人包括基座、大臂、小臂、丝杠；所述基座与大臂之间设有第一旋转关节，所述大臂和小臂之间设有第二旋转关节，所述大臂与丝杆之间设有第三旋转关节和第一移动关节；所述游标刻度包括设置在所述第一旋转关节的第一游标刻度、设置在所述第二旋转关节的第二游标刻度、设置在所述第三旋转关节的第三游标刻度以及设置在所述第一移动关节的第四游标刻度。

在本实用新型中，所述第一游标刻度包括设有基座上的主刻度和设置在大臂上的副刻度；所述第一游标刻度的主刻度的每一格刻度的角度为1°，所述第一游标刻度的副刻度的总角度为49°，所述第一游标刻度的副刻度的总刻度数为50格。

在本实用新型中，所述第二游标刻度包括设置在大臂上的主刻度和设置在小臂上的副刻度；所述第二游标刻度的主刻度的每一格刻度的角度为1°，所述第二游标刻度的副刻度的总角度为49°，所述第二游标刻度的副刻度的总刻度数为50格。

在本实用新型中，所述第三游标刻度包括设置在小臂上的主刻度和设置在丝杆上的副刻度，所述第三游标刻度的主刻度的每一格刻度的角度为1°，所述第三游标刻度的副刻度的总角度为49°，所述第三游标刻度的副刻度的总刻度数为50格。

在本实用新型中，所述第四游标刻度包括设置小臂上的主刻度和设置在丝杆上的副刻度，所述第四游标刻度的主刻度的每一格刻度的长度为1mm，所述第四游标刻度的副刻度的长度为49mm，所述第四游标刻度的副刻度的总刻度数为50格。

本实用新型通过在SCARA机器人的各个旋转/移动关节处设置游标刻度，通过对应旋转/移动关节的游标刻度读数量化地获取SCARA机器人对应旋转/移动关节的机械原点位置，将机械原点位置与SCARA机器人预设的机械原点位置进行比对以标识该SCARA机器人的机械原点，获取SCARA机器人的机械原点误差。将量化的SCARA机器人的机械原点误差补偿到程序保存的机械原点信息中以完成SCARA机器人的机械原点恢复，使得SCARA机器人的机械原点标识及校对变得更加精密，操作更加方便。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的SCARA机器人结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中的游标刻度组成结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中的第一旋转关节结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中的第二旋转关节结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中的第三旋转关节结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中的第一移动关节结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，以下结合附图及实施例，对本实用新型的技术方案进行进一步详细说明，显而易见地，下面描述仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施例。

一种SCARA机器人机械原点标识装置，SCARA机器人包括至少一个旋转关节和/或至少一个移动关节；每一个所述旋转关节和/或每一个移动关节分别设置有用于标识机械原点位置的游标刻度；游标刻度包括相邻设置的主刻度和副刻度，且主刻度和副刻度的每一格刻度的长度或角度不同；主刻度和副刻度分别设于旋转关节的两个相对旋转的部位，或分别设于移动关节的两个相对移动的部位。

所述SCARA机器人的旋转关节和/或移动关节处于标定的机械原点位置时，通过所述游标刻度的读数分别获取SCARA机器人的每一个所述旋转关节和/或每一个移动关节当前的机械原点位置；将获取的SCARA机器人的每一个所述旋转关节和/或每一个移动关节当前的机械原点位置与SCARA机器人的每一个所述旋转关节和/或每一个移动关节预设的机械原点位置进行比对以标识该SCARA机器人的每一个所述旋转关节和/或每一个移动关节的机械原点。

副刻度的每一格刻度的长度或角度小于主刻度的每一格刻度的长度或角度，副刻度上的每一格刻度为n/m个主刻度上的每一格刻度的长度或角度，其中，n为副刻度的总长度或总角度，m为副刻度的总刻度数。

具体的，参照图1至图6，一种SCARA机器人机械原点标识装置，SCARA机器人包括基座101、大臂102、小臂103、丝杠104；基座101与大臂102之间设有第一旋转关节111，大臂102和小臂103之间设有第二旋转关节112，大臂102与丝杆之间设有第三旋转关节113和第一移动关节114；基座101固定设置在工作台上，大臂102的一端通过第一旋转关节111连接在基座101上，大臂102可围绕基座101的中轴线旋转；小臂103的一端通过第二旋转关节112连接在大臂102的另一端；丝杆通过第三旋转关节113以及第一移动关节114连接在小臂103的另一端，丝杆可以相对小臂103旋转以及移动。第一旋转关节111、第二旋转关节112、第三旋转关节113以及第一移动关节114分别设置有用于标识机械原点位置的游标刻度；大臂102、小臂103、丝杠104处于标定的机械原点位置时通过游标刻度的读数分别获取SCARA机器人当前的机械原点位置并记录各个游标刻度的读数；将获取的SCARA机器人当前的机械原点位置与SCARA机器人预设的机械原点位置进行比对以标识该SCARA机器人的机械原点；上述游标刻度都是在SCARA机器人生产过程中设置在相应的零件上的，便于进行批量生产。

其中，游标刻度包括主刻度201和副刻度202，副刻度202上的每一格刻度为n/m个主刻度201的每一格刻度的长度或角度，其中，n为副刻度202的总长度或总角度，m为副刻度202的总刻度数。

为了便于解释该发明，本实施例主刻度201的每一格刻度的长度为1mm，同时优选地取用49mm为副刻度202长度，取用50格为副刻度202的总刻度数。则主刻度201的每一格刻度为1mm的长度，副刻度202的每一格刻度为0.98mm的长度，该刻度可实现的精度为0.02mm。即，借助该游标刻度，可以在0.02mm的精度下，可视化地量化SCARA机器人机械原点的位置，并通过游标刻度的读数量化具体的位置误差。游标刻度的读数包含整数部分和小数部分。整数部分通过主刻度201获得：主刻度201上，副刻度202零刻度线前的第一个刻度为游标刻度读数的整数部分；小数部分通过副刻度202获得：副刻度202上，与主刻度201对齐的刻度线所在刻度与刻度尺精度的乘积即为游标刻度读数的小数部分。如图2所示位置，其游标刻度读数应为80.76mm。

本实施例通过在SCARA机器人的3个旋转关节和1个移动关节均设置上述游标刻度，可以在0.02mm或0.02°的精度下，获取、记录SCARA机器人的机械原点信息，方便、高精度地标识SCARA机器人各个旋转/移动关节的机械原点信息。

在一具体实施例中，第一旋转关节111设有用于标识机械原点的第一游标刻度，第一游标刻度包括设有基座101上的主刻度201和设置在大臂102上的副刻度202；第一游标刻度的主刻度201的每一格刻度的角度为1°，第一游标刻度的副刻度202的总角度为49°，第一游标刻度的副刻度202的总刻度数为50格。则第一游标刻度的副刻度202的每一格刻度的角度为0.98°，该刻度可实现的精度为0.02°。即，借助该游标刻度，可以在0.02°的精度下，获取、记录SCARA机器人的第一旋转关节111的机械原点信息。

在一具体实施例中，第二旋转关节112设有用于标识机械原点的第二游标刻度，第二游标刻度包括设置在大臂102上的主刻度201和设置在小臂103上的副刻度202；第二游标刻度的主刻度201的每一格刻度的角度为1°，第二游标刻度的副刻度202的总角度为49°，第二游标刻度的副刻度202的总刻度数为50格。则第二游标刻度的副刻度202的每一格刻度为0.98°的角度，该刻度可实现的精度为0.02°。即，借助该游标刻度，可以在0.02°的精度下，获取、记录SCARA机器人的第二旋转关节112的机械原点信息。

在一具体实施例中，第三旋转关节113设有用于标识机械原点的第三游标刻度，第三游标刻度包括设置在小臂103上的主刻度201和设置在丝杆上的副刻度202，第三游标刻度的主刻度201的每一格刻度的角度为1°，第三游标刻度的副刻度202的总角度为49°，第三游标刻度的副刻度202的总刻度数为50格。则第三游标刻度的副刻度202的每一格刻度为0.98°的角度，该刻度可实现的精度为0.02°。即，借助该游标刻度，可以在0.02°的精度下，获取、记录SCARA机器人的第三旋转关节113的机械原点信息。

在一具体实施例中，第一移动关节114设有用于标识机械原点的第四游标刻度，第四游标刻度包括设置小臂103上的主刻度201和设置在丝杆上的副刻度202，第四游标刻度的主刻度201的每一格刻度的长度为1mm，第四游标刻度的副刻度202的总长度为49mm，第四游标刻度的副刻度202的总刻度数为50格。则第四游标刻度的副刻度202的每一格刻度为0.98mm的长度，该刻度可实现的精度为0.02mm。即，借助该游标刻度，可以在0.02mm的精度下，获取、记录SCARA机器人的第一移动关节114的机械原点信息。

在对SCARA机器人的机械原点进行标识时，首先对SCARA机器人的机械原点进行标定，并将SCARA机器人的各个旋转/移动关节移动到原点位置。然后逐一对各个旋转/移动关节的游标刻度进行读数，具体的，通过对第一旋转关节111、第二旋转关节112、第三旋转关节113的游标刻度的读数，获取第一旋转关节111、第二旋转关节112、第三旋转关节113的机械原点信息。同时，通过第一移动关节114上的游标刻度，获取第一移动关节114的机械原点信息。通过记录第一旋转关节111、第二旋转关节112、第三旋转关节113以及第一移动关节114的机械原点信息，完成SCARA机器人机械原点的标识过程，为便于解释该发明，此处将该保存的机械原点信息标记为H1。该过程一般在SCARA机器人出厂前由机器人的生产商完成。

SCARA机器人的最终用户需要了解SCARA机器人相对于出厂的机械原点误差时(机械磨损、设备老化等很可能导致机械原点的变化)，可以通过指令将SCARA机器人移动到程序中保存的机械原点位置，并通过第一旋转关节111、第二旋转关节112、第三旋转关节113的游标刻度的读数，获取第一旋转关节111、第二旋转关节112、第三旋转关节113的机械原点信息。同时，通过第一移动关节114上的游标刻度，获取第一移动关节114的机械原点信息。为便于解释该发明，此处第一旋转关节111、第二旋转关节112、第三旋转关节113以及第一移动关节114的机械原点信息记录为H2。通过对比H1与H2的差值，可以在0.02mm/0.02°的精度下获取SCARA机器人相对于出厂的机械原点误差。

SCARA机器人的最终用户需要将SCARA机器人的机械原点恢复到出厂状态时(恢复该机械原点可以提高机器人的绝对精度)，可以上述方法先获取SCARA机器人相对于出厂的机械原点误差，并将该误差补偿到程序保存的机械原点参数中，方便地完成机械原点的恢复。

本实用新型的SCARA机器人机械原点标识装置，可以在机器人零件加工的时候完成游标刻度的设置，且不会限制机器人的装配精度要求，简化了机械原点标识的加工过程、降低了机械原点标识成本；同时，通过获取、记录对应关节的游标刻度读数完成SCARA机器人的标识过程，操作简单、易于掌握；此外，通过采用合适的游标刻度，本实用新型可以实现的SCARA机器人原点标识精度为0.02mm/0.02°，甚至更高。本实用新型可以通过将机器人移动到程序保存的机器人原点位置并通过对应关节的游标刻度读数量化地获取机器人原点误差，也可以通过将量化的机器人原点误差补偿到程序保存的机械人原点信息中完成机械人原点恢复，简化了SCARA机器人的机械原点使用过程。因此，本实用新型可以使SCARA机器人的机械原点标识变得更加方便、精密。

本实用新型通过在SCARA机器人的各个旋转/移动关节处设置游标刻度，通过对应旋转/移动关节的游标刻度读数量化地获取SCARA机器人对应旋转/移动关节的机械原点位置，将机械原点位置与SCARA机器人预设的机械原点位置进行比对以标识该SCARA机器人的机械原点，获取SCARA机器人的机械原点误差。将量化的SCARA机器人的机械原点误差补偿到程序保存的机械原点信息中以完成SCARA机器人的机械原点恢复，使得SCARA机器人的机械原点标识及校对变得更加精密，操作更加方便。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。