一种工业机器人坐标系辅助标定装置的制作方法

1.本实用新型涉及机器人坐标系标定技术领域，尤其涉及一种工业机器人坐标系辅助标定装置。


背景技术：

2.工业机器人是实施自动化生产线、智能制造车间、数字化工厂的重要基础装备之一，使用工业机器人代替人工操作将成大势所趋，机器人的使用也将成为衡量制造业自动化水平的一项重要指标。
3.工业机器人是通过机器人程序控制进行工作的，目前机器人程序的编写方法有两种，一种是现场示教编程，另一种是离线编程。两种编程方法在编写前都需要对机器人末端工具的工具坐标系以及工件坐标系进行标定，对于现场示教编程来说，准确的工具坐标系与合适的工件坐标系可以使编程更加便捷与精准；对于离线编程而言，程序的好坏与机器人工具的标定精度以及工件坐标系的标定精度更是直接相关，坐标系标定精度不高会导致程序点位偏移，从而影响机器人工作。
4.机器人工具坐标系的标定需要机器人末端工具点以不同位姿接近一个点，而工件坐标系的标定需要机器人工具中心点移动到三个点分别确定坐标系原点以及两个坐标轴的方向。目前市场上对于工业机器人坐标系标定的装置种类较少，一部分是基于固定顶尖来实现效果，虽然能够提高标定的精确度，但是这类装置占空间较大，安装麻烦，不易携带使用；另一部分是基于机器视觉，激光跟踪仪等仪器，虽然标定精度高，但是成本太高，安装复杂同样不便于携带使用。鉴于上述情况，需要设计一种结构简单、成本低廉，能够快速安装且精确度高便于携带的工业机器人坐标系辅助标定装置。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中的工业机器人坐标系标定装置结构复杂，占用空间大，不便于携带的技术问题，本实用新型提供了一种工业机器人坐标系辅助标定装置来解决上述问题。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种工业机器人坐标系辅助标定装置，包括支撑杆以及相互铰接的两个固定板，两个固定板的铰接处设有第一标定顶尖，且两个所述固定板上分别固定有第二标定顶尖和第三标定顶尖。
7.支撑杆的一端与其中一个固定板铰接，两个固定板上均具有与支撑杆的另一端可拆卸固定的固定件，两个固定板的相对转动角度为0
°
～90
°
，且当两个固定板之间的夹角为0
°
时，支撑杆的两端连接同一个固定板，当两个固定板之间的夹角为90
°
时，支撑杆的两端分别连接两个固定板。
8.进一步，两个固定板的相对侧面具有沿长度方向延伸的长型槽，所述支撑杆连接于所述长型槽内。
9.进一步，所述支撑杆的端部设有销孔，旋钮柱塞与所述连接孔固定连接，当旋钮柱
塞伸出时，旋钮柱塞能够插入所述销孔。
10.进一步，其中一个固定板的一端具有旋转轴和由旋转轴表面向外延伸的凸肩，另一个固定板的一端具有与旋转轴铰接的铰接轴和与凸肩抵接的连接面，且当所述凸肩与连接面抵接时，两个固定板的夹角为90
°
。
11.进一步，至少一个固定板上设置有安装孔。
12.进一步，所述第一标定顶尖、第二标定顶尖和第三标定顶尖的大小和形状相同。
13.进一步，所述第一标定顶尖、第二标定顶尖和第三标定顶尖均为尖端朝上的圆锥形结构。
14.进一步，当两个固定板之间的夹角为90
°
时，第一标定顶尖和第二标定顶尖的尖端连线与第一标定顶尖和第三标定顶尖的尖端连线相互垂直。
15.进一步，还包括盖合于第一标定顶尖、第二标定顶尖和第三标定顶尖上的顶尖盖。
16.进一步，所述顶尖盖采用橡胶材质制成。
17.本实用新型的有益效果是：
18.(1)本实用新型所述的工业机器人坐标系辅助标定装置，采用3个标定顶尖便于工业机器人使用三点法、四点法等方法进行工具坐标系与工件坐标系的标定，使机器人坐标系的标定更加快速便捷。同时采用旋转结构，不使用时可以旋转收起，占空间小，灵活轻巧便于携带使用。
19.(2)本实用新型所述的工业机器人坐标系辅助标定装置，采用顶尖结构进行标定，在标定时机器人工具中心点会以不同姿态接近标定点，顶尖结构上小下大，在进行标定时能使标定更加精准且不易发生碰撞。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
21.图1是本实用新型所述的工业机器人坐标系辅助标定装置处于展开状态的的立体图；
22.图2是本实用新型所述的工业机器人坐标系辅助标定装置处于收起状态的的立体图；
23.图3是本实用新型所述的工业机器人坐标系辅助标定装置处于展开状态的主视图；
24.图4是图3的a-a向剖视图。
25.图中，1、第一固定板，101、旋转轴，102、凸肩，2、第二固定板，201、铰接轴，202、连接面，3、支撑杆，301、销孔，4、第一标定顶尖，5、第二标定顶尖，6、第三标定顶尖，7、旋钮柱塞，8、顶尖盖，9、长型槽，10、安装孔。
具体实施方式
26.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
27.实施例一
28.一种工业机器人坐标系辅助标定装置，包括支撑杆3以及相互铰接的两个固定板，两个固定板的铰接处设有第一标定顶尖4，且两个所述固定板上分别固定有第二标定顶尖5和第三标定顶尖6。
29.支撑杆3的一端与其中一个固定板铰接，两个固定板上均具有与支撑杆3的另一端可拆卸固定的固定件，两个固定板的相对转动角度为0
°
～90
°
，且当两个固定板之间的夹角为0
°
时，支撑杆3的两端连接同一个固定板，此时标定装置处于收起状态，占用空间小，当两个固定板之间的夹角为90
°
时，支撑杆3的两端分别连接两个固定板，此时标定装置处于展开状态，可进行坐标标定。
30.本实用新型中的两个固定板用于固定三个标定顶尖，并且通过两个固定板的角度调整控制三个标定顶尖的相对位置，当不需要标定时，可以通过旋转固定板使两个固定板相互靠拢，减少本实用新型的占地面积。支撑杆3用于在本实用新型处于展开状态时，保证两个固定板的夹角固定。
31.如图1-图4所示，两个固定板分别为第一固定板1和第二固定板2，第一标定顶尖4和第三标定顶尖6固定在第二固定板2上，第二标定顶尖5固定在第一固定板1上，支撑杆3与第二固定板2铰接，第一固定板1和第二固定板2的最大旋转角度为90度，第一固定板1与第二固定板2的结构限制其旋转角度为0
°
～90
°
，标定装置收起时，第一固定板1与第二固定板2的旋转角度为0
°
，标定装置展开时，第一固定板1与第二固定板2的旋转角度为90
°
。支撑杆3在装置收起时，绕与第二固定板2的铰接点旋转到与第二固定板2平行后与第二固定板2固定；在装置展开时，支撑杆3的一端绕与第二固定板2的铰接轴201旋转到第一固定板1处于第一固定板1固定，起到支撑第一固定板1、第二固定板2固定为垂直角度的作用。
32.作为优选的，第一标定顶尖4、第二标定顶尖5和第三标定顶尖6均为尖端朝上的圆锥形结构。当装置展开时，第一标定顶尖4和第二标定顶尖5的尖端连线与第一标定顶尖4和第三标定顶尖6的尖端连线相互垂直。为便于批量生产，第一标定顶尖4、第二标定顶尖5和第三标定顶尖6的大小和形状相同。
33.第一固定板1与第二固定板2的旋转角度通过如下结构控制：
34.其中一个固定板的一端具有旋转轴101和由旋转轴101表面向外延伸的凸肩102，另一个固定板的一端具有与旋转轴101铰接的铰接轴201和与凸肩102抵接的连接面202，且当所述凸肩102与连接面202抵接时，两个固定板的夹角为90
°
。如图4所示，第一固定板1的左端与第二固定板2铰接，第一固定板1的左端设有旋转轴101，凸肩102从上方凸出旋转轴101表面，铰接轴201与第二固定板2固定，并且与旋转轴101同轴转动连接，当标定装置收起时，凸肩102与连接面202的距离最远，在旋转第一固定板1使标定装置逐渐展开的过程中，连接面202在旋转轴101的外围绕旋转轴101的中心旋转，凸肩102与连接面202逐渐靠近，直至两者抵接，此时，第一固定板1无法继续旋转，到达90
°
极限角度。
35.实施例二
36.在实施例一中，支撑杆3可以位于第一固定板1的上表面或者下表面，为节省空间，本实施例在两个固定板的相对侧面设有沿长度方向延伸的长型槽9，支撑杆3连接于长型槽9内。如图4所示，第一固定板1和第二固定板2的内部均设有长型槽9，并且长型槽9的宽度等于两个固定板的宽度，长型槽9的长度大于支撑杆3的长度，当所述标定装置展开时，支撑杆
3的两端分别的两个固定板的长型槽9内，当所述标定装置收起时，支撑杆3可以收在第二固定板2内。作为优选的，支撑杆3的端部设有销孔301，旋钮柱塞7与所述连接孔固定连接，当旋钮柱塞7伸出时，旋钮柱塞7能够插入销孔301。如图1所示，旋钮柱塞7所在位置即为两个固定板上连接孔所在位置，第二固定板2上的连接孔与支撑杆3的旋转中心o之间的距离等于支撑杆3的长度，当所述标定装置展开时，第一固定板1上的连接孔与支撑杆3的旋转中心o之间的距离等于支撑杆3的长度。
37.作为优选的，至少一个固定板上设置有安装孔10。本实施例中的第一固定板1上设有四个安装孔10，用于本实用新型所述标定装置的安装与固定。
38.本实施例还包括盖合于第一标定顶尖4、第二标定顶尖5和第三标定顶尖6上的顶尖盖8。顶尖盖8在装置不使用时盖在分别盖在第一标定顶尖4、第二标定顶尖5、第三标定顶尖6上，防止顶尖尖端磨损或碰撞伤人。作为优选的，顶尖盖8采用橡胶材质制成，橡胶材质具有防滑作用，可以防止顶尖盖8脱落。
39.继续参阅图1，使用本实用新型对机器人的坐标系进行标定主要包括以下几个步骤：
40.第一步安装标定装置，先展开所述标定装置拔下顶尖盖8，通过第一固定板1上的安装孔10，用螺栓固定在工作台面上对应的孔上。
41.第二步使用四点法进行工具坐标系标定，选择第一标定顶尖4，然后操作机器人使其末端工具头的中心位置移动到第一标定顶尖4的上方，随后改变并记录机器人姿势，即保证工具中心点在四个姿态下，相对于机器人基坐标系的位置不变，根据机器人内部软件计算并保存工具坐标系，完成工具坐标系的标定，保证了机器人在工具坐标系下运动时，机器人工具头的中心点不偏离第一标定顶尖4，使机器人工具的运动轨迹更加准确，防止了偏移轨迹的意外发生。
42.第三步采用三点定位法标定工件坐标系，先将机器人的工具中心点与第一标定顶尖4进行标定，即确定工件坐标原点；接着将机器人的工具中心点与第二标定顶尖5进行标定，记录为x方向点，即确定工件坐标系x轴方向；最后将机器人的工具中心点与第三标定顶尖6进行标定，记录为y方向点，即确定工件坐标系y轴方向并完成工件坐标系的建立。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“宽度”、“厚度”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
46.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。