一種兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定方法，采用如下步驟：一)在固定平臺(tái)和末端平臺(tái)之間安裝一把帶刻度的伸縮尺；二)在機(jī)器人的工作平面內(nèi)建立一個(gè)直角坐標(biāo)系；三)記錄任意一工作空間位置處伸縮尺的讀數(shù)H1，首次平移后伸縮尺的讀數(shù)H2，再次平移后伸縮尺的讀數(shù)H3，四)通過計(jì)算獲得再次平移后機(jī)器人主動(dòng)臂與水平方向的夾角，然后使主動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，帶動(dòng)機(jī)器人主動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)至其工作空間范圍內(nèi)的水平位置。本發(fā)明不需要復(fù)雜的算法及標(biāo)定工具，整個(gè)標(biāo)定過程簡(jiǎn)易方便；本發(fā)明克服了人工標(biāo)定的不確定因素，可達(dá)到較高的標(biāo)定精度，精度能達(dá)到0.1°。
【專利說明】一種兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)定【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的 零點(diǎn)標(biāo)定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 零點(diǎn)是機(jī)器人坐標(biāo)系的基準(zhǔn)，無法確定零點(diǎn)的機(jī)器人就沒有辦法判斷自身位置， 更不用說精確控制其運(yùn)動(dòng)到指定位置。通常工業(yè)機(jī)器人在出廠之前均會(huì)對(duì)機(jī)器人的機(jī)械參 數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，給出工業(yè)機(jī)器人各連桿的參數(shù)與零點(diǎn)位置。但在一些特殊情況下，如突然斷 電、與環(huán)境發(fā)生碰撞、超越機(jī)械極限位置、手動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)等均會(huì)造成零點(diǎn)的丟失，如 何簡(jiǎn)易、快速并精確地找到機(jī)器人零點(diǎn)位置是精確控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的前提和保證。然而，目 前就兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定方法還停留在人工使用水平尺找平的原始方法， 尚未有比較簡(jiǎn)易精確的方法使失去零點(diǎn)的機(jī)器人找回零點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人 的零點(diǎn)標(biāo)定方法，采用該方法能夠在兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人零點(diǎn)丟失的情況下簡(jiǎn)易、快 速、精確地找回零點(diǎn)，以提高該類高速并聯(lián)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中的精度。
[0004] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種兩自由度高 速并聯(lián)機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定方法，采用如下步驟：
[0005] -）在固定平臺(tái)和末端平臺(tái)之間安裝一把帶刻度的伸縮尺，固定平臺(tái)和末端平臺(tái) 分別通過一十字軸萬(wàn)向聯(lián)軸器與伸縮尺的端部連接；
[0006] 二）在兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的工作平面內(nèi)建立一個(gè)直角坐標(biāo)系，并將直角坐 標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)定在固定平臺(tái)上；
[0007] 三）將機(jī)器人末端平臺(tái)移動(dòng)到工作空間范圍內(nèi)的任意一個(gè)位置，并記錄下當(dāng)前位 置伸縮尺的讀數(shù)H 1，然后控制機(jī)器人末端平臺(tái)首次移動(dòng)一個(gè)水平向量m = (m，0)，并記錄 下首次平移后伸縮尺的讀數(shù)H2，接著控制機(jī)器人末端平臺(tái)再繼續(xù)移動(dòng)一個(gè)水平向量η = (η，〇)，并記錄下再次平移后伸縮尺的讀數(shù)H3，三次移動(dòng)必須保證均在機(jī)器人工作空間范圍 內(nèi)完成；
[0008] 四）通過計(jì)算獲得機(jī)器人末端平臺(tái)再次平移后所處位置處的坐標(biāo)；然后根據(jù)相應(yīng) 的向量公式計(jì)算即可得到再次平移后所處位置處機(jī)器人主動(dòng)臂與水平方向的夾角，然后使 主動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，帶動(dòng)機(jī)器人主動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)至其工作空間范圍內(nèi)的水平位置， 完成兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定工作。
[0009] 所述步驟二）建立的直角坐標(biāo)系Ο-xy，以兩主動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)中心連線的中點(diǎn)為坐標(biāo)系 的原點(diǎn)〇,以兩主動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)中心連線為X軸，X軸以原點(diǎn)〇向右為正方向，運(yùn)動(dòng)空間中過坐標(biāo) 原點(diǎn)〇,并以原點(diǎn)〇向上為正方向的數(shù)軸為y軸；
[0010] 所述步驟一），使伸縮尺與固定平臺(tái)固聯(lián)的位置位于y軸的負(fù)半軸； toon] 所述步驟四），通過計(jì)算得出機(jī)器人末端平臺(tái)再次平移后所處位置處的坐標(biāo) P' (x+m+n, y),

【權(quán)利要求】
1. 一種兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定方法，其特征在于，采用如下步驟： 一） 在固定平臺(tái)和末端平臺(tái)之間安裝一把帶刻度的伸縮尺，固定平臺(tái)和末端平臺(tái)分別 通過一十字軸萬(wàn)向聯(lián)軸器與伸縮尺的端部連接； 二） 在兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的工作平面內(nèi)建立一個(gè)直角坐標(biāo)系，并將直角坐標(biāo)系 的原點(diǎn)設(shè)定在固定平臺(tái)上； 三） 將機(jī)器人末端平臺(tái)移動(dòng)到工作空間范圍內(nèi)的任意一個(gè)位置，并記錄下當(dāng)前位置伸 縮尺的讀數(shù)H1，然后控制機(jī)器人末端平臺(tái)首次移動(dòng)一個(gè)水平向量m = (m，0)，并記錄下首次 平移后伸縮尺的讀數(shù)H2，接著控制機(jī)器人末端平臺(tái)再繼續(xù)移動(dòng)一個(gè)水平向量n = (n，0)，并 記錄下再次平移后伸縮尺的讀數(shù)H3，三次移動(dòng)必須保證均在機(jī)器人工作空間范圍內(nèi)完成； 四） 通過計(jì)算獲得機(jī)器人末端平臺(tái)再次平移后所處位置處的坐標(biāo)；然后根據(jù)相應(yīng)的向 量公式計(jì)算即可得到再次平移后所處位置處機(jī)器人主動(dòng)臂與水平方向的夾角，然后使主動(dòng) 臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，帶動(dòng)機(jī)器人主動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)至其工作空間范圍內(nèi)的水平位置，完成 兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定方法，其特征在于， 所述步驟二）建立的直角坐標(biāo)系Ο-xy，以兩主動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)中心連線的中點(diǎn)為坐標(biāo)系的原 點(diǎn)〇,以兩主動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)中心連線為X軸，X軸以原點(diǎn)O向右為正方向，運(yùn)動(dòng)空間中過坐標(biāo)原點(diǎn) 〇,并以原點(diǎn)〇向上為正方向的數(shù)軸為y軸； 所述步驟一），使伸縮尺與固定平臺(tái)固聯(lián)的位置位于y軸的負(fù)半軸； 所述步驟四），通過計(jì)算得出機(jī)器人末端平臺(tái)再次平移后所處位置處的坐標(biāo) P' (x+m+n, y),
其中，a為伸縮尺與固定平臺(tái)固聯(lián)位置距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離； 通過計(jì)算得出機(jī)器人末端平臺(tái)再次平移后所處位置處機(jī)器人主動(dòng)臂與水平方向的夾 角為：
其中： Aj = -21^ Bj = -211(x+m+n-sgn(j)e) Cj = (x+m+n) 2+e2-2sgn (j) e (x+m+n) +Y2+I12^l22
li、I2分別為主動(dòng)臂和從動(dòng)臂的長(zhǎng)度，e表示主動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)中心距原點(diǎn)0的距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度高速并聯(lián)機(jī)器人的零點(diǎn)標(biāo)定方法，其特征在于，所 述伸縮尺的測(cè)量精度不大于〇. 〇2mm。
【文檔編號(hào)】B25J13/08GK104385281SQ201410364282
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】梅江平, 賈凱凱, 田二勛, 楊文明, 薛娜 申請(qǐng)人:天津大學(xué)