一种简易机器人精度检测装置以及检测方法与流程

本发明涉及机器人检测技术领域，尤其涉及一种简易机器人精度检测装置以及检测方法。

背景技术：

机器人零位误差是影响机器人绝对定位精度的主要因素，机器人零位误差是指机器人各活动关节在初始位置(即机器人零位值)时实际位置与理论位置的相对误差值。机器人零位标定的目标则是对零位误差值进行辨识和补偿。

现有机器人精度性能测试技术主要通过激光跟踪仪和Dyna log机器人性能测试设备来进行测试，以上两款设备核心技术被国外垄断，售价高达几百万，测试方法较复杂，对测试人员理论要求较高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本低，并且方便操作的简易机器人精度检测装置以及检测方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种简易机器人精度检测装置，包括固定座和用于安装在机器人的末端(机器人的末端是指机器人手臂远离机器人本体的一端，在实际操作中用于对零部件进行加工以及操作的一端)的负载块；所述固定座上设有用于检测负载块水平位置的X轴千分表和Y轴千分表，以及检测负载块竖直位置的Z轴千分表，所述X轴千分表的测量头的轴线、所述Y轴千分表的测量头的轴线以及所述Z轴千分表的测量头的轴线相互垂直设置；当机器人带动所述负载块移动至所述固定座时，所述负载块分别抵接所述X轴千分表的测量头、所述Y轴千分表的测量头以及所述Z轴千分表的测量头。

本发明的有益效果是：在固定座上设置测量头相互垂直设置的X轴千分表、Y轴千分表以及Z轴千分表，将负载块安装在机器人末端，将整个装置放置在机器人手臂移动位置的终点位置，通过机器人带动负载块至固定块位置，负载块相互垂直的三面分别抵接三个千分表，读取千分表的读数，经过多次测量，检测机器人手臂移动的精度，结构简单，操作方便，并且成本低。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述负载块为球型的测试小球。

采用上述进一步方案的有益效果是：负载块采用球型的测试小球，球型的结构能更加精准，并且球型的结构不会有棱角对千分表以及操作人员造成损坏，更加安全。

进一步，所述负载块为方形体，当机器人带动所述负载块移动至所述固定座时，所述负载块的三个相邻的垂直面分别抵接所述X轴千分表的测量头、所述Y轴千分表的测量头以及所述Z轴千分表的测量头。

采用上述进一步方案的有益效果是：负载块采用方形体结构，检测时当机器人带动所述负载块移动至所述固定座时，所述负载块的三个相邻的垂直面分别抵接所述X轴千分表的测量头、所述Y轴千分表的测量头以及所述Z轴千分表的测量头，避免采用其他不规则形状时，因为机器人的在检测的过程中由于位置的稍微改变而导致检测结构不准确。

进一步，还包括接收显示装置，所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表均为数显千分表，所述接收显示装置分别与所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表电路连接，用于接收所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表传送的读数数据。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过接收显示装置分别连接X轴千分表、Y轴千分表和Z轴千分表，接收和统计三个千分表的读数，便于分析千分表的读数数据。

进一步，所述负载块的侧边上固定有负载扩展板，所述负载扩展板上设有固定孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：负载扩展板的设置能方便增加负载，实现负载的可调，实现在多种负载情况下精度检测。

进一步，还包括分别用于夹持所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表的三个夹具，三个所述夹具均固定在所述固定座上。

采用上述进一步方案的有益效果是：夹具的设置方便三个千分表的安装和拆卸。

进一步，所述夹具包括夹体A和夹体B，所述夹体A固定在所述固定座上，所述夹体B与所述夹体A通过螺钉固定连接，所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表分别夹持在三个所述夹具的所述夹体A与所述夹体B之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过夹体A和夹体B将千分表进行固定，然后将夹体A固定在固定座上，方便对千分表的安装。

进一步，还包括工作台，所述固定座固定在所述工作台上。

采用上述进一步方案的有益效果是：工作台的设置能对固定座进行固定定位，避免在千分表收到抵压时造成固定块的移动，影响检测的准确性。

进一步，所述工作台上设有贯穿所述工作台上下的安装孔，所述固定座为L型结构，所述固定座设在所述安装孔的周边，且所述Z轴千分表设在所述安装孔的竖直上方。

采用上述进一步方案的有益效果是：安装孔的设置能方便安装Z轴千分表。

本发明还公开一种简易机器人精度检测方法，采用上述检测装置对机器人的精度进行检测，包括以下步骤：

步骤一，调试机器人，将负载块安装在机器人的末端；

步骤二，将简易机器人精度检测装置放置于待检测的机器人的前下方，使得所述X轴千分表的检测头的轴线、所述Y轴千分表的检测头的轴线和所述Z轴千分表的检测头的轴线分别与机器人对应的X轴、Y轴、Z轴三个方向一一对应；

步骤三，为机械人的运动进行编程(参考国标(工业机器人性能规范及其试验方法))，编写机器人的运动曲线，并且确保机器人在运动至运动终点时所述负载块对所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表造成抵压；

步骤四，运行机器人，使得机器人按照编写的运动曲线进行运动，在机器人在运动至运动终点时，采集所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表的数据，重复上述操作，多次检测，并且采集所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表的数据。

上述方案的有益效果是：在固定座上设置测量头相互垂直设置的X轴千分表、Y轴千分表以及Z轴千分表，将负载块安装在机器人末端，将整个装置放置在机器人手臂移动位置的终点位置，通过机器人带动负载块至固定块位置，负载块相互垂直的三面分别抵接三个千分表，读取千分表的读数，经过多次测量，检测机器人手臂移动的精度，操作方便，并且成本低。

进一步，所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表采用竖向千分表，步骤二中，将所述X轴千分表、所述Y轴千分表、所述Z轴千分表与接收显示装置进行电路连接，并对所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表进行清零。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过接收显示装置分别与所述X轴千分表、所述Y轴千分表、所述Z轴千分表进行电路连接，方便通过接收显示装置读取、显示并保存采集的数据。

进一步，所述步骤三中，编写机器人的运动曲线，确保机器人在运动至运动终点时所述负载块对所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表抵压行程小于10mm。

采用上述进一步方案的有益效果是：控制负载对所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表的抵压行程小于10mm，避免行程大于千分表的测量范围而导致检测不准确。

进一步，所述步骤四中，在机器人在运动至运动终点时，保持机器人对所述X轴千分表、所述Y轴千分表和所述Z轴千分表抵压时间大于等于1s。

采用上述进一步方案的有益效果是：确保负载块的停留时间，能保证千分表检测的结构稳定准确。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的俯视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、固定座，2、负载块，3、X轴千分表，4、Y轴千分表，5、Z轴千分表，6、工作台，7、负载扩展板，8、固定孔，9、夹具，9-1、夹体A，9-2、夹体B，10、安装孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1、图2、图3所示，本发明的一种实施例包括固定座1和用于安装在机器人的末端的负载块2；所述固定座1上设有用于检测负载块2水平位置的X轴千分表3和Y轴千分表4，以及检测负载块2竖直位置的Z轴千分表5，所述X轴千分表3的测量头的轴线、所述Y轴千分表4的测量头的轴线以及所述Z轴千分表5的测量头的轴线相互垂直设置；当机器人带动所述负载块2移动至所述固定座1时，所述负载块2分别抵接所述X轴千分表3的测量头、所述Y轴千分表4的测量头以及所述Z轴千分表5的测量头。在本实施例中，所述负载块2为方形体，当机器人带动所述负载块2移动至所述固定座1时，所述负载块2的三个相邻的垂直面分别抵接所述X轴千分表3的测量头、所述Y轴千分表4的测量头以及所述Z轴千分表5的测量头。

优选的技术方案是：还包括接收显示装置，所述X轴千分表3、所述Y轴千分表4和所述Z轴千分表5均为数显千分表，所述接收显示装置分别与所述X轴千分表3、所述Y轴千分表4和所述Z轴千分表5电路连接，用于接收所述X轴千分表3、所述Y轴千分表4和所述Z轴千分表5传送的读数数据。通过接收显示装置分别连接X轴千分表3、Y轴千分表4和Z轴千分表5，接收和统计三个千分表的读数，便于分析千分表的读数数据。

优选的技术方案是：所述负载块2的侧边上固定有负载扩展板7，所述负载扩展板7上设有固定孔8。负载扩展板7的设置能方便增加负载，实现负载的可调，实现在多种负载情况下精度检测。

优选的技术方案是：还包括分别用于夹持所述X轴千分表3、所述Y轴千分表4和所述Z轴千分表5的三个夹具9，三个所述夹具9均固定在所述固定座1上。夹具9的设置方便三个千分表的安装和拆卸。所述夹具9包括夹体A9-1和夹体B9-2，所述夹体A9-1固定在所述固定座1上，所述夹体B9-2与所述夹体A9-1通过螺钉固定连接，所述X轴千分表3、所述Y轴千分表4和所述Z轴千分表5分别夹持在三个所述夹具9的所述夹体A9-1与所述夹体B9-2之间。通过夹体A9-1和夹体B9-2将千分表进行固定，然后将夹体A9-1固定在固定座1上，方便对千分表的安装。

优选的技术方案是：还包括工作台6，所述固定座1固定在所述工作台6上。所述工作台6上设有贯穿所述工作台6上下的安装孔10，所述固定座1为L型结构，所述固定座1设在所述安装孔10的周边，且所述Z轴千分表5设在所述安装孔10的竖直上方。工作台6的设置能对固定座1进行固定定位，避免在千分表收到抵压时造成固定块的移动，影响检测的准确性。安装孔10的设置能方便安装Z轴千分表5。

本发明还公开一种简易机器人精度检测方法，采用上述检测装置对机器人的精度进行检测，包括以下步骤：

S1.调试好机器人，安装好负载；

S2、将简易机器人精度检测装置放置于待检测的机器人的前下方，使得所述X轴千分表3的检测头的轴线、所述Y轴千分表4的检测头的轴线和所述Z轴千分表5的检测头的轴线分别与机器人对应的X轴、Y轴、Z轴三个方向一一对应；

S3、为机器人运动编写程序，参考国标(工业机器人性能规范及其试验方法)，写一条空间斜线，保证六个关节均发生转动；斜线的其中一个端点靠近三只千分尺，并对三只表表头挤压(千分尺表头可以伸缩，范围：12mm)。挤压量控制在10mm内(三只表均要有挤压量)，对应的软件界面会有读书，如图3；把千分表读数清为0(如原来计为10mm，清0后，表示在压缩状态下读数为0)；注：数据是通过千分表传给集线器再到接收显示装置；

S4、运行机器人在所给斜线直线程序，来回运动，将斜向撞击三只表表头，并压入，在压入时，停1s，点击测微计处理系统上的手动或自动采集数据，记录数据。计算多次后，保存导入，导入数据为excel格式；

S5、数据处理，利用工业机器人位置精度数据处理系统，导入excel格式数据，进行计算，得到位置重复性。

拆装前用机器人重复定位精度检测平台对机器人进行精度检测，拆装后采用平台再次对机器人进行精度检测，对比两次精度的误差，对装配精度进行判定。(误差在20％以内为一档，20％-50％为二档，大于50％为三档。误差＝(装配后精度-装配前精度)÷装配前精度×100％)。

在浏览数据文件选项中导入excel格式的数据；并可以显示导入的数据；再选择机器人型号后，点击开始计算，可以计算出X,Y,Z三个方向的误差的平均值，最大和最小值，以及位置重复性；

该系统内置了数据处理的程序：①剔除导入数据中因为没有采集到数据而计为0的数据组；②剔除导入数据中的粗大误差，利用罗曼诺夫斯基准则；③与dynalog工业机器人精度性能测试数据对比做校核的程序。

本发明在固定座1上设置测量头相互垂直设置的X轴千分表3、Y轴千分表4以及Z轴千分表5，将负载块2安装在机器人末端，将整个装置放置在机器人手臂移动位置的终点位置，通过机器人带动负载块2至固定块位置，负载块2相互垂直的三面分别抵接三个千分表，读取千分表的读数，经过多次测量，检测机器人手臂移动的精度，结构简单，操作方便，并且成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。