定位机器人的制作方法

本实用新型属于检测加工技术领域，尤其涉及一种定位机器人。

背景技术：

在工业加工过程中，通常涉及到对目标的定位问题。机器定位的技术有多种，常见的有应用在机床上的分中棒定位，激光切割机使用的激光寻边定位，三次元常用的宝石探头定位等等。近年来，随着机器视觉技术的发展，越来越多的设备开始使用CCD(Charge Coupled Device)工业相机定位，最常见的是使用视觉引导技术对待检测物进行二维平面位置定位，多个相机保持固定的高度，通过标定计算得到各个相机的像素物理单位，结合各个机器自身的位置，从而计算出目标点的平面位置。然而，多个相机进行二维平面位置定位对待检测物的大小、形状及薄厚均有要求，无法检测三维方向的误差，且多个相机共同定位，由于计算量大易出现计算误差导致定位不准。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种定位机器人，旨在解决现有技术中只能进行二维平面定位且多个相机定位易出现定位不准的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种定位机器人，用于获取待检测物的位置信息，包括用于承载所述待检测物的检测平台、用于采集影像信息并在采集到所述待检测物的影像信息时到获取所述待检测物的位置信息的视觉检测装置以及用于驱动所述视觉检测装置至使所述视觉检测装置能够采集到所述待检测物的影像信息的采集位置的六自由度机械臂，所述六自由度机械臂包括：

底座；

第一机械臂，所述第一机械臂与所述底座转接配合，所述第一机械臂与所述底座的转接轴线为第一轴线；

第二机械臂，所述第二机械臂与所述第一机械臂转接配合，所述第二机械臂与所述第一机械臂的转接轴线为第二轴线，所述第一轴线与所述第二轴线相互垂直；

第三机械臂，所述第三机械臂与所述第二机械臂转接配合，所述第三机械臂与所述第二机械臂的转接轴线为第三轴线，所述第三轴线与所述第二轴线相互平行；

第四机械臂，所述第四机械臂与所述第三机械臂转接配合，所述第四机械臂与所述第三机械臂的转接轴线为第四轴线，所述第四轴线与所述第三轴线相互垂直；

第五机械臂，所述第五机械臂与所述第四机械臂转接配合，所述第五机械臂与所述第四机械臂的转接轴线为第五轴线，所述第五轴线与所述第四轴线相互垂直；

第六机械臂，所述第六机械臂与所述第五机械臂转接配合，所述第六机械臂与所述第五机械臂的转接轴线为第六轴线，所述第六轴线与所述第五轴线相互垂直。

进一步地，所述第一机械臂包括连接于所述底座且能够沿所述第一轴线旋转的第一转接轴、连接于所述第一转接轴并沿所述第一轴线方向延伸的第一转接臂以及用于驱动所述第一转接轴转动的第一电机；

所述第二机械臂包括连接于所述第一转接臂且能够沿所述第二轴线旋转的第二转接轴、连接于所述第二转接轴且沿垂直于所述第二轴线的方向延伸的第二转接臂以及用于驱动所述第二转接轴转动的第二电机；

所述第三机械臂包括连接于所述第二转接臂且能够沿所述第三轴线旋转的第三转接轴、连接于所述第三转接轴且沿垂直于所述第三轴线的方向延伸的第三转接臂以及用于驱动所述第三转接轴转动的第三电机；

所述第四机械臂包括连接于所述第三转接臂且能够沿所述第四轴线旋转的第四转接轴、连接于所述第四转接轴且沿所述第四轴线方向延伸的第四转接臂以及用于驱动所述第四转接轴转动的第四电机；

所述第五机械臂包括连接于所述第四转接臂且能够沿所述第五轴线旋转的第五转接轴、连接于所述第五转接轴且沿垂直于所述第五轴线的方向延伸的第五转接臂以及用于驱动所述第五转接轴转动的第五电机；

所述第六机械臂包括连接于所述第五转接臂且能够沿所述第六轴线旋转的第六转接轴、连接于所述第六转接轴且沿所述第六轴线方向延伸的第六转接臂以及用于驱动所述第六转接轴转动的第六电机，所述视觉检测装置连接于所述第六转接臂且朝向所述第六轴线的延伸方向。

进一步地，所述视觉检测装置为工业相机。

进一步地，所述视觉检测装置为CCD相机。

进一步地，所述定位机器人还包括连接于所述视觉检测装置并朝向所述待检测物的光源。

进一步地，所述光源为面光源。

进一步地，所述光源为框状并套设于所述视觉检测装置。

进一步地，所述定位机器人还包括用于显示所述视觉检测装置的检测结果的显示器。

进一步地，所述定位机器人还包括连接于所述底座的万向轮。

进一步地，所述定位机器人还包括设于所述检测平台并用于作为对所述待检测物定位的参考基准的视觉标定板。

本实用新型相对于现有技术的技术效果是：本实用新型通过设置依次连接有六个机械臂的六自由度机械臂，使得连接于所述六自由度机械臂的所述视觉检测装置能够进行六个自由度的运动或旋转，并通过所述六自由度机械臂驱动所述视觉检测装置获取待检测物的位置信息，将对所述视觉检测装置的平面定位扩展到三维空间的定位，实现了对所述待检测物空间位置的三维检测，拓展了视觉定位的应用范围，且对所述待检测物的大小、形状及薄厚无要求，误差小定位准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的定位机器人的立体结构示意图。

附图标记说明：

1、检测平台；2、六自由度机械臂；20、底座；21、第一机械臂；211、第一转接臂；212、第一转接轴；213、第一电机；22、第二机械臂；221、第二转接臂；222、第二转接轴；223、第二电机；23、第三机械臂；231、第三转接臂； 232、第三转接轴；233、第三电机；24、第四机械臂；241、第四转接臂；242、第四转接轴；243、第四电机；25、第五机械臂；251、第五转接臂；252、第五转接轴；253、第五电机；26、第六机械臂；3、视觉检测装置；4、光源；5、显示器；6、视觉标定板；7、万向轮

具体实施方式

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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

请参照附图1，本实用新型提供一种定位机器人，用于获取待检测物的位置信息，包括用于承载所述待检测物的检测平台1、用于采集影像信息并在采集到所述待检测物的影像信息时到获取所述待检测物的位置信息的视觉检测装置3以及用于驱动所述视觉检测装置3至使所述视觉检测装置3能够采集到所述待检测物的影像信息的采集位置的六自由度机械臂2。

请参照附图1，在本实用新型实施例中，所述六自由度机械臂2包括依次连接的底座20、第一机械臂21、第二机械臂22、第三机械臂23、第四机械臂 24、第五机械臂25以及第六机械臂26。所述底座20可以固定于所述检测平台 1上，也可固定于其他设备上。

其中，所述第一机械臂21与所述底座20转接配合，所述第一机械臂21 与所述底座20的转接轴线为第一轴线，这样便实现了所述六自由度机械臂2 在垂直于所述第一轴线所在平面上的旋转，以调整所述视觉检测装置3在此平面上的位置。具体地，所述第一机械臂21包括连接于所述底座20且能够沿所述第一轴线旋转的第一转接轴212、连接于所述第一转接轴212并沿所述第一轴线方向延伸的第一转接臂211以及用于驱动所述第一转接轴212转动的第一电机213，所述第一转接轴212用于与所述底座20转动连接，所述第一转接臂 211以及所述第一转接轴212可选为圆柱状，以便于所述第二机械臂22转接。所述第一轴线的延伸方向优选为垂直于地面的方向，这样所述六自由度机械臂 2便能够通过所述第一转接轴212的转动调整所述视觉检测装置3的水平位置。

所述第二机械臂22与所述第一机械臂21转接配合，所述第二机械臂22 与所述第一机械臂21的转接轴线为第二轴线，所述第一轴线与所述第二轴线相互垂直，这样便实现了所述六自由度机械臂2在垂直于所述第二轴线所在平面上的旋转以调整所述视觉检测装置3的高度。具体地，所述第二机械臂22包括连接于所述第一转接臂211且能够沿所述第二轴线旋转的第二转接轴222、连接于所述第二转接轴222且沿垂直于所述第二轴线的方向延伸的第二转接臂 221以及用于驱动所述第二转接轴222转动的第二电机223，所述第二转接臂 221优选为长度大于所述第二转接轴222的径长的长条形结构，以扩大所述第二机械臂22的工作范围。

所述第三机械臂23与所述第二机械臂22转接配合，所述第三机械臂23 与所述第二机械臂22的转接轴线为第三轴线，所述第三轴线与所述第二轴线相互平行，这样便实现了所述第三机械臂23与所述第二转接臂221在同一旋转平面的旋转以调整所述视觉检测装置3的高度。具体地，所述第三机械臂23包括连接于所述第二转接臂221且能够沿所述第三轴线旋转的第三转接轴232、连接于所述第三转接轴232且沿垂直于所述第三轴线的方向延伸的第三转接臂 231以及用于驱动所述第三转接轴232转动的第三电机233。所述第二机械臂 22与所述第三机械臂23配合用以调整所述视觉检测装置3的竖直方向位置及远近位置。

所述第四机械臂24与所述第三机械臂23转接配合，所述第四机械臂24 与所述第三机械臂23的转接轴线为第四轴线，所述第四轴线与所述第三轴线相互垂直，这样便实现了所述六自由度机械臂2在垂直于所述第四轴线所在平面上的旋转以调整所述视觉检测装置3相对于水平面的横向偏转角度。具体地，所述第四机械臂24包括连接于所述第三转接臂231且能够沿所述第四轴线旋转的第四转接轴252、连接于所述第四转接轴252且沿所述第四轴线方向延伸的第四转接臂241以及用于驱动所述第四转接轴242转动的第四电机243，即所述第四转接臂241位于所述第四轴线的延长线上，所述六自由度机械臂2通过所述第四转接轴242的旋转调整所述视觉检测装置3相对于水平面的横向偏转角度以采集所需要的所述待检测物的位置及角度信息。

所述第五机械臂25与所述第四机械臂24转接配合，所述第五机械臂25 与所述第四机械臂24的转接轴线为第五轴线，所述第五轴线与所述第四轴线相互垂直，这样便实现了所述六自由度机械臂2在垂直于所述第五轴线所在平面的旋转以调整所述视觉检测装置3相对于水平面的纵向偏转角度。具体地，所述第五机械臂25包括连接于所述第四转接臂241且能够沿所述第五轴线旋转的第五转接轴252、连接于所述第五转接轴252且沿垂直于所述第五轴线的方向延伸的第五转接臂251以及用于驱动所述第五转接轴252转动的第五电机253，所述第五机械臂25配合所述第四机械臂24实现了所述六自由度机械臂2对所述视觉检测装置3相对于水平面的角度偏转调整。

所述第六机械臂26与所述第五机械臂25转接配合，所述第六机械臂26 与所述第五机械臂25的转接轴线为第六轴线，所述第六轴线与所述第五轴线相互垂直，这样便实现了所述六自由度机械臂2在垂直于所述第六轴线所在平面的旋转以微量调整所述视觉检测装置3的自身水平角度。具体地，所述第六机械臂26包括连接于所述第五转接臂25且能够沿所述第六轴线旋转的第六转接轴、连接于所述第六转接轴且沿所述第六轴线方向延伸的第六转接臂以及用于驱动所述第六转接轴转动的第六电机，所述视觉检测装置3连接于所述第六转接臂且朝向所述第六轴线的延伸方向，所述视觉检测装置3连接于所述第六转接臂。所述第六转接臂用于调整所述视觉检测装置3的自身水平旋转角度。

本实用新型通过设置依次串联有六个机械臂的六自由度机械臂2，使得连接于所述六自由度机械臂2的所述视觉检测装置3能够进行六个自由度的运动或旋转，并通过所述六自由度机械臂2驱动所述视觉检测装置3获取待检测物的位置信息，将对所述视觉检测装置3的平面定位扩展到三维空间的定位，实现了对所述待检测物空间位置的三维检测，拓展了视觉定位的应用范围，且对所述待检测物的大小、形状及薄厚无要求，误差小定位准确。

优选地，在本实用新型实施例中，所述视觉检测装置3为工业相机。工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机(摄像机)而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，所述工业相机可选为CCD(Charge Coupled Device)相机或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)相机。

进一步地，所述视觉检测装置3为CCD相机。所述CCD相机是目前所述视觉检测装置3中最为常用的图像传感器。其集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。所述CCD相机的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。

请参照附图1，在本实用新型实施例中，所述定位机器人还包括连接于所述视觉检测装置3并朝向所述待检测物的光源4。所述光源4使得所述视觉检测装置3的拍摄效果更清晰，提高了定位的准确性。

进一步地，所述光源4为面光源4，以均匀照射所述待检测物。

更进一步地，所述光源4为框状并套设于所述视觉检测装置3，以使得所述视觉检测装置3的拍摄区域亮度均匀。

请参照附图1，在本实用新型实施例中，所述定位机器人还包括用于显示所述视觉检测装置3的检测结果的显示器5。

请参照附图1，在本实用新型实施例中，所述定位机器人还包括连接于底座20的万向轮7，以根据需要调整所述定位机器人的位置及角度。

请参照附图1，在本实用新型实施例中，所述定位机器人还包括设于所述检测平台1的视觉标定板6，用于作为对所述待检测物定位的参考基准。

本实用新型在所述六自由度机械臂2的末端安装所述视觉检测装置3用以发现和提取目标，以视觉标定板6作为参考基准，采用基于正交约束的超定方程求解方法和分步迭代算法实现相机与机械手的坐标系标定；进而实现将像平面坐标转换为机器坐标，从而实现目标的空间定位。将对所述视觉检测装置3 的平面定位扩展到三维空间的定位，拓展了视觉定位的应用范围，同时将所述视觉检测装置3的坐标系、所述待检测物的坐标系和以及所述六自由度机械臂 2的坐标系统考量计算，从而实现将像素坐标转换到空间坐标，达到空间定位的目的，即通过机器视觉实现空间目标的精准定位，解决了现有方案存在的空间定位不准及角度和距离变化造成的计算误差问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。