技术特征：
1.一种工业机器人空间位姿精度测试装置，其特征在于：包括分别通过无线通讯模块与主控端连接的传感器组件和位姿测量组件；所述传感器组件包括执行块、第一陀螺仪、激光测距传感器和第一无线通讯模块，执行块1安装在机器人末端，跟随机器人末端运动；所述第一陀螺仪安装在执行块1内部，测量执行块运动姿态；若干激光测距传感器安装在执行块周围；第一无线通讯模块安装在执行块内部，将第一陀螺仪和激光测距传感器3测量的数据传输给主控端；所述位姿测量组件包括测量支架、接光体、第二陀螺仪和第二无线通讯模块，接光体安装在测量支架上，第二陀螺仪安装在测量支架内部用于测量其姿态，第二无线通讯模块安装在测量支架内部，将第二陀螺仪的数据传输给主控端。2.根据权利要求1所述的工业机器人空间位姿精度测试装置，其特征在于：所述若干激光测距传感器发射的激光束正交于一点。3.根据权利要求1所述的工业机器人空间位姿精度测试装置，其特征在于：所述接光体为测量靶球。4.根据权利要求3所述的工业机器人空间位姿精度测试装置，其特征在于：所述测量靶球布置位置为机器人工作空间中最大立方体的测试点。5.一种工业机器人空间位姿精度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将传感器组件的执行块安装到机器人末端，位姿测量组件放置在机器人附近的稳定平面上，并应放在传感器组件的测量区域内，位姿测量组件上的第二陀螺仪将数据通过第二无线通讯模块传递给主控端；2)机器人带着传感器组件移动到合适位置，使得三个激光传感器发出的光照射在同一个测量靶球上，记录机器人运动参数，激光测距传感器和第一陀螺仪将数据通过第一无线通讯模块传递给主控端，求解出机器人基坐标系和测量坐标系的相对关系；3)控制机器人依次运动到剩余测量靶球位置，并重复运动直到满足测试轮数，每次运动到指定位置时，激光测距传感器和第一陀螺仪都会将数据传递给主控端，通过计算得到机器人空间位姿绝对精度与空间位姿重复精度。6.根据权利要求1所述的工业机器人空间位姿精度测试方法，其特征在于：步骤2)所述机器人基坐标系和测量坐标系的相对关系的计算过程如下：2.1)通过三个激光传感器得到测量靶球的球心点o的实际位置；2.2)设坐标系v是机器人末端工具坐标系，坐标系w是位姿测量组件的测量坐标系，记点o在坐标系v中的位置为o_v，点o在坐标系w中的位置为o_w，根据坐标系变换原理，易得：v_org_w＝o_w-r_v_w
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o_v
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(1)式中，v_org_w是坐标系v的原点在坐标系w中的位置，即机器人末端工具中心在测量坐标系中的位置；r_v_w是坐标系v至坐标系w的旋转矩阵，即机器人末端工具在测量坐标系中的姿态；r_v_w＝r_v_t
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r_w
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(2)式中，r_v和r_w分别是第一陀螺仪和第一陀螺仪输出的旋转矩阵，r_v_t是r_v的转置；每次测量后都得到机器人末端工具中心在测量坐标系中的位姿；2.3)根据坐标系变换原理，得式3与式4：r_w_b＝r_v_b
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r_v_w_t
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(3)
式中，r_w_b是坐标系w至坐标系b的旋转矩阵，该旋转矩阵为常量；r_v_b是机器人末端工具在机器人基坐标系中的姿态，即为机器人指令姿态；r_v_w_t是r_v_w的转置，r_v_w通过式2得到；w_org_b＝v_org_b-r_w_b
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v_org_w
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(4)式中，w_org_b是坐标系w的原点在坐标系b中的位置，该位置为常量；v_org_b是坐标系v的原点在坐标系b中的位置，即机器人末端工具中心在机器人基坐标系中的位置；r_w_b通过式3得到；v_org_w通过式1得到。2.4)在同一次测试中，由于机器人基坐标系和测量坐标系的相对关系不变，易根据坐标系变换原理得到机器人末端工具中心在机器人基坐标系中的位姿[r_v_b,v_org_b]，如式5、式6所示；r_v_b＝r_w_b
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r_v_w
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(5)v_org_b＝w_org_b+r_w_b
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v_org_w
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(6)选取位姿测量组件中心的测量靶球作为第一个被测点，求解出机器人基坐标系和测量坐标系的相对关系。7.根据权利要求6所述的工业机器人空间位姿精度测试方法，其特征在于：步骤2)所述球心点o的实际位置确定方法如下：设向量fg、向量hg和向量cg为激光束方向，三条激光束方向正交于点g；点p、点q和点r分别为三条激光束与测量靶球6表面的交点，点p、点q和点r的位置坐标通过计算执行块的尺寸与激光测距传感器3测量的数据得到；已知球面上三点坐标和测量靶球的半径，计算得到测量靶球球心的位置。
技术总结
本发明提供了一种工业机器人空间位姿精度测试装置，包括分别通过无线通讯模块与主控端连接的传感器组件和位姿测量组件；所述传感器组件包括执行块、第一陀螺仪、激光测距传感器和第一无线通讯模块，所述位姿测量组件包括测量支架、接光体、第二陀螺仪和第二无线通讯模块。本发明采用激光测距传感器的特殊布置方式和配套数据处理方法，双陀螺仪的布置与同步数据处理，高精度测量靶球的设计等技术，可以获取机器人基坐标系下的空间绝对位姿，能够满足GB/T12642-2013中提出的空间位姿绝对精度测试要求，且便于直观地观察机器人精度情况。且便于直观地观察机器人精度情况。且便于直观地观察机器人精度情况。
技术研发人员：谭龙山
受保护的技术使用者：深圳亿嘉和科技研发有限公司
技术研发日：2022.08.29
技术公布日：2022/10/11