机器人机械臂的检测方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及检测技术领域，具体而言，涉及一种机器人机械臂的检测方法和装置。
【背景技术】
[0002] 目前，以日、美、德、法、韩等为代表的许多国家的机器人产业日趋成熟和完善，所 生产的工业机器人已成为一种标准设备在全球得到广泛应用。
[0003] 在工业机器人的实际应用中，工作效率和质量是衡量机器人性能的重要指标，提 高工业机器人的工作效率，减小实际操作中的误差成为工业机器人应用急需解决的关键性 问题。对机器人重复性工作精度需要有合适的方法或系统进行检测。
[0004] 工业机器人的机械臂运动需要根据三维空间中的起始坐标以及终点坐标确定运 动轨迹，从而进行轨迹规划。在轨迹规划后，通过运动控制模块控制、驱动机器人的动作实 施模块。机器人所工作的目标的位置与姿态可以将机械臂移动到工作空间中一个从未示教 过的点，称为计算点。到达计算点的精度即为机械臂的定位精度。机械臂的定位精度受到重 复性精度的影响，同时也受到机器人运动学方程中参数精度的影响。Denavit-Hartenberg 参数中的误差将会引起逆运动学方程中关节角的计算误差。因此，机械臂的定位精度通常 比较差，且变化相当大。
[0005] 在工业机器人的实际应用中，会涉及到许多需要高精度的应用环境，例如微电子、 医疗、精密加工等等。在这些情况下，对工业机器人重复性精度的检测尤其重要。一方面， 需要利用标定技术对工业机器人精度作进一步的提高；另一方面，需要对研发设计的工业 机器人进行工作精度的相关检测，以量化工业机器人工作的可靠性与稳定性。
[0006] 目前的工业机器人重复性精度检测技术，一方面通过对坐标方程及标定方程进行 更大计算量的计算进行检测，避免了过多的测量过程，但是也降低了测量的精度，且较大的 计算量将耗费更多的硬件资源及处理时间；另一方面通过增加先进的测量手段提升测量精 度，例如将高精度传感器装在末端执行器上进行重复性精度的标定，然而机械臂本身动力 学上的干扰将影响到测量手段的可靠性。
[0007] 针对现有技术中对机器人机械臂的检测精度比较低的问题，目前尚未提出有效的 解决方案。
【发明内容】
[0008] 本发明的主要目的在于提供一种机器人机械臂的检测方法和装置，以解决现有技 术中对机器人机械臂的检测精度比较低的问题。
[0009] 为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机器人机械臂的 检测装置。
[0010] 根据本发明的机器人机械臂的检测装置包括：所述机械臂的末端安装有球体，所 述检测装置包括：检测工作台；第一传感器，其中，所述第一传感器的数量为多个，多个所 述第一传感器的信号检测端均分布设置在所述检测工作台的台面上，用于检测所述球体的 外延点Pi与第一传感器Si之间的距离Ei，所述外延点Pi为连线Li与目标圆周的交点，所 述连线Li为所述第一传感器Si的信号检测端与所述台面的中心的连线，所述目标圆周为 所述球体在所述台面上的正投影的外圆周，i依次取1至η，η为所述第一传感器的数量；以 及控制器，与所述第一传感器的信号输出端相连接，用于根据距离El至距离En计算所述球 体在预设坐标系中的球心位置，其中，所述预设坐标系为以所述台面的中心为原点的平面 直角坐标系。
[0011] 进一步地，所述台面为圆面，多个所述第一传感器的信号检测端均匀分布在所述 圆面的外圆周。
[0012] 进一步地，所述检测装置还包括：第二传感器，设置在所述台面的中心位置处，用 于检测所述球体是否接触所述台面。
[0013] 为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种机器人机械臂的 检测方法。
[0014] 根据本发明的机器人机械臂的检测方法包括采用本发明上述内容所提供的任一 种机器人机械臂的检测装置对所述机械臂进行检测，所述检测方法包括：检测球体的外延 点Pi与所述检测装置的第一传感器Si之间的距离Ei，其中，所述外延点Pi为连线Li与 目标圆周的交点，所述连线Li为所述第一传感器Si的信号检测端与所述台面的中心的连 线，所述目标圆周为所述球体在所述台面上的正投影的外圆周，i依次取1至η，η为所述第 一传感器的数量；以及根据距离El至距离En计算所述球体在预设坐标系中的球心位置，其 中，所述预设坐标系为以所述台面的中心为原点的平面直角坐标系。
[0015] 进一步地，根据距离El至距离En计算所述球体在预设坐标系中的球心位置包括： 根据所述距离Ei计算所述外延点Pi在所述预设坐标系中的坐标；以及根据所述外延点Pi 在所述预设坐标系中的坐标计算所述球心位置。
[0016] 进一步地，根据所述距离Ei计算所述外延点Pi在所述预设坐标系中的坐标包括： 根据任一所述第一传感器与所述台面的中心的距离和所述距离Ei计算所述外延点Pi距离 所述台面的中心的距离di ;以及根据所述距离di和角a i计算所述外延点Pi在所述预设 坐标系中坐标，其中，所述角a i的顶点为所述台面的中心，所述角a i的第一边为所述连 线Li，所述角a i的第二边为所述预设坐标系的X轴正方向。
[0017] 进一步地，在检测球体的外延点Pi与所述检测装置的第一传感器Si之间的距离 Ei之后，所述检测方法还包括：判断所述球体是否接触所述台面；在判断出所述球体未接 触所述台面的情况下，根据所述距离El至所述距离En判断所述球体距离所述台面的高度 是否在预设高度范围内，其中，在判断出所述球体接触所述台面的情况下，根据所述距离El 至所述距离En计算所述球体在预设坐标系中的球心位置；在根据所述距离El至所述距离 En判断出所述球体距离所述台面的高度在所述预设高度范围内的情况下，校准所述机械 臂；以及在根据所述距离El至所述距离En判断出所述球体距离所述台面的高度未在所述 预设高度范围内的情况下，重新检测所述外延点Pi距离所述第一传感器Si的所述距离Ei。
[0018] 进一步地，在根据距离El至距离En计算所述球体在预设坐标系中的球心位置之 后，所述检测方法还包括：根据所述球心位置判断所述球体是否超出半径为rl的第一边界 区域；在根据所述球心位置判断出所述球体超出半径为rl的所述第一边界区域的情况下， 根据所述球心位置判断所述球体是否超出半径为r2的第二边界区域，其中，r2 > rl ;在根 据所述球心位置判断出所述球体超出半径为r2的所述第二边界区域的情况下，校准所述 机械臂；在根据所述球心位置判断出所述球体未超出半径为r2的所述第二边界区域的情 况下，判断所述球体是否接触所述台面；以及在判断出所述球体未接触所述台面的情况下， 校准所述机械臂。
[0019] 进一步地，在根据所述球心位置判断出所述球体未超出半径为rl的所述第一边 界区域的情况下，存储所述球心位置，并标识所述球心位置为第一数据类型，在根据所述球 心位置判断出所述球体未超出半径为r2的所述第二边界区域的情况下，存储所述球心位 置，并标识所述球心位置为第二数