本发明涉及一种机械臂标定领域，特别是一种简易低成本机械臂零位高精度定位方法。
背景技术：
机械臂执行任务时，需要高精度的绝对定位精度。影响机械臂绝对定位精度的指标有很多，重要的一条就是机械臂零位的确定。如果机械臂零位确定的不准确，直接导致机械臂实际dh参数和控制理论模型的dh参数不一致，导致控制错误。
在传统的机械臂零位的寻找中，有很多方法，比如在机械臂零位丢失后，采用高精度的超声传感器寻找零度，还比如采用激光跟踪仪进行零位标定等等。上述标定方法较为复杂，一般耗时较长，价格较为昂贵。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种简易低成本机械臂零位高精度定位方法，采用高精度工装，操作方便，价格低廉，对机械臂关节损伤小，精度高。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种简易低成本机械臂零位高精度定位方法，包括如下步骤：
步骤(一)、在第一肩关节壳体法兰外圆侧壁铣削第一凹槽；在第二肩关节壳体法兰外圆侧壁铣削第二凹槽；
步骤(二)、将第一肩关节壳体法兰、第一肩关节谐波减速器和第二肩关节壳体法兰依次同轴连接；
步骤(三)、制作量块，量块中部为矩形结构的手柄，手柄的顶端侧壁伸出上凸台；手柄的底端侧壁伸出下凸台；上凸台的尺寸与第一凹槽尺寸对应；下凸台的尺寸与第二凹槽尺寸对应；
步骤(四)、通过第一肩关节控制驱动器控制电机带动第一肩关节谐波减速器和第二肩关节壳体法兰转动；当第二凹槽和第一凹槽竖直方向上目测对齐时；通过第一肩关节控制驱动器控制电机停止转动；
步骤(五)、按照量块按照上凸台对应第一凹槽，下凸台对应第二凹槽的方向，将量块从第一肩关节谐波减速器的侧壁插入；
若量块的上凸台完全伸入第一凹槽且下凸台完全伸入第二凹槽，则当前机械臂关节绝对位置置零，机械臂零位确定；
若上凸台或下凸台不能完全伸入，则重复步骤(四)和步骤(五)，直至上凸台完全伸入第一凹槽且下凸台完全伸入第二凹槽，机械臂零位确定。
在上述的一种简易低成本机械臂零位高精度定位方法，所述步骤(一)中，第一凹槽和第二凹槽均为立方体形状，边长为4.8-5.2mm；第一凹槽和第二凹槽边长的尺寸精度为0.05mm等级。
在上述的一种简易低成本机械臂零位高精度定位方法，所述步骤(二)中，所述第一肩关节壳体法兰与第一肩关节壳体同轴固定连接；第一肩关节谐波减速器和第二肩关节壳体法兰与第一肩关节电机的输出轴固定连接，实现第一肩关节电机带动第一肩关节谐波减速器和第二肩关节壳体法兰同步转动。
在上述的一种简易低成本机械臂零位高精度定位方法，所述步骤(三)中，所述量块为不锈钢材料；其中，手柄的宽度l1为上凸台宽度l2的3-5倍；上凸台与下凸台之间的垂直距离l3比第一肩关节谐波减速器的厚度长1-2mm。
在上述的一种简易低成本机械臂零位高精度定位方法，所述步骤(三)中，上凸台为水平台阶结构，水平伸出底座长度l4为第一肩关节壳体法兰半径与第二肩关节壳体法兰半径的差值。
在上述的一种简易低成本机械臂零位高精度定位方法，所述量块的表面磨削精度为0.02mm。
在上述的一种简易低成本机械臂零位高精度定位方法，所述电机的轴向一端固定安装有编码器；编码器实现对电机旋转角度的精确控制。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明采用了高精度测量模块，该模块形状简易，根据需要形状多变，易于加工；
(2)本发明采用了高精度凹槽，该凹槽在机械臂壳体加工时，可同步加工，定位精度高；
(3)本发明中凹槽对机械臂壳体的形状要求较低，只要在连接圆周上具有可刻槽的地方即可。对机械臂关节壳体破坏较小；
(4)本发明测量方法简单，易于理解和操作，降低了操作门槛。
附图说明
图1为本发明确定方法流程图；
图2为本发明带有零位凹槽的七自由度机械臂示意图；
图3为本发明高精度测量块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图2所示为带有零位凹槽的七自由度机械臂示意图，由图可知，一种简易低成本机械臂零位高精度确定装置包括：第一肩关节壳体1、第一肩关节控制驱动器2、第一肩关节壳体法兰3、第一凹槽4、第二肩关节壳体法兰5、第二肩关节壳体6、第二肩关节电机7、第二凹槽8、第一肩关节谐波减速器9、第一肩关节电机10、编码器11、量块12；其中，量块12包括上凸台13、下凸台14和手柄15；
其中，第一肩关节壳体法兰3固定安装在第一肩关节谐波减速器9的顶部；第一肩关节壳体1固定安装在第一肩关节壳体法兰3顶部；第一肩关节电机10固定安装在第一肩关节谐波减速器9的顶部；编码器11固定安装在第一肩关节电机10的顶部第一肩关节控制驱动器2固定安装在第一肩关节壳体1的侧壁；第一肩关节壳体法兰3的侧壁设置有第一凹槽4；第二肩关节壳体法兰5固定安装在第一肩关节谐波减速器9的底部；第二肩关节壳体法兰5固定安装在第一肩关节谐波减速器9的底部；第二肩关节壳体6固定安装在第二肩关节壳体法兰5的底部；第二肩关节电机7固定安装在第二肩关节壳体6的底部；第二肩关节壳体法兰5的外侧壁设置有第二凹槽8
如图1所示为确定方法流程图，由图可知，一种简易低成本机械臂零位高精度定位方法，包括如下步骤：
步骤(一)、在第一肩关节壳体法兰3外圆侧壁铣削第一凹槽4；在第二肩关节壳体法兰5外圆侧壁铣削第二凹槽8；第一凹槽4和第二凹槽8均为立方体形状，边长为4.8-5.2mm；第一凹槽4和第二凹槽8边长的尺寸精度为0.05mm等级。
步骤(二)、将第一肩关节壳体法兰3、第一肩关节谐波减速器9和第二肩关节壳体法兰5依次同轴连接；其中，第一肩关节壳体法兰3与第一肩关节壳体1同轴固定连接；第一肩关节谐波减速器9和第二肩关节壳体法兰5与第一肩关节电机10的输出轴固定连接，实现第一肩关节电机10带动第一肩关节谐波减速器9和第二肩关节壳体法兰5同步转动。
步骤(三)、制作量块12，量块12的表面磨削精度为0.02mm。如图3所示为高精度测量块示意图，由图可知，其中，量块12中部为矩形结构的手柄15，手柄15的顶端侧壁伸出上凸台13；手柄15的底端侧壁伸出下凸台14；上凸台13的尺寸与第一凹槽4尺寸对应；下凸台14的尺寸与第二凹槽8尺寸对应；其中，量块12为不锈钢材料；其中，手柄15的宽度l1为上凸台13宽度l2的3-5倍；上凸台13与下凸台14之间的垂直距离l3比第一肩关节谐波减速器9的厚度长1-2mm。
下凸台14为水平台阶结构，下凸台14水平伸出底座长度l4为第一肩关节壳体法兰3半径与第二肩关节壳体法兰5半径的差值。
步骤(四)、通过第一肩关节控制驱动器2控制第一肩关节电机10带动第一肩关节谐波减速器9和第二肩关节壳体法兰5转动；当第二凹槽8和第一凹槽4竖直方向上目测对齐时；通过第一肩关节控制驱动器2控制第一肩关节电机10停止转动；
步骤(五)、按照量块12按照上凸台13对应第一凹槽4，下凸台14对应第二凹槽8的方向，将量块12从第一肩关节谐波减速器9的侧壁插入；
若量块12的上凸台13完全伸入第一凹槽4且下凸台14完全伸入第二凹槽8，则当前机械臂关节绝对位置置零，机械臂零位确定；
若上凸台13或下凸台14不能完全伸入，则重复步骤四和步骤五，直至上凸台13完全伸入第一凹槽4且下凸台14完全伸入第二凹槽8，机械臂零位确定。
第一肩关节电机10的轴向一端固定安装有编码器11；编码器11实现对第一肩关节电机10旋转角度的精确控制。
本发明采用了高精度量块12，量块12形状简易，根据需要形状多变，易于加工；同时在采用了高精度第一凹槽4和第二凹槽8，第一凹槽4和第二凹槽8在机械臂壳体加工时，可同步加工，定位精度高；第一凹槽4和第二凹槽8对机械臂壳体的形状要求较低，只要在连接圆周上具有可刻槽的地方即可。对机械臂关节壳体破坏较小；本发明测量方法简单，易于理解和操作，降低了操作门槛
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。