一种机器人砂轮位置标定装置及标定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106441192A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201610830825.5(22)申请日2016.09.19(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人韩世博赵欢毛洋洋丁汉(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人李智(51)Int.Cl.G01B21/04(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种机器人砂轮位置标定装置及标定方法(57)摘要本发明公开了一种机器人砂轮位置标定装置及标定方法，属于机器人智能加工技术领域。标定装置包括装置主体和两个圆柱体。装置主体的A平面与砂轮侧面贴合，两个圆柱体的圆柱面与砂轮外圆柱面相切。依据标定方法要求，机器人夹持标定装置移动，使标定装置接触砂轮，获得装置主体上标定点坐标并进行分析运算，确定砂轮轴线与砂轮侧面的交点的坐标和砂轮半径，确定砂轮位置。本发明可以实现对砂轮空间位置的精确标定，能够大幅提升砂轮位置标定的效率和精度。CN106441192ACN106441192A权利要求书1/2页1.一种机器人砂轮位置标定装置，其特征在于，包括：装置主体，用于与机器人末端腕部法兰连接固定，装置主体具有一个与被标定的砂轮侧面相贴合的平面A，平面A上设有两个螺纹孔及一个标记点；两个圆柱体，均垂直于平面A且一一对应安装于平面A上的两个螺纹孔内，两个圆柱体的圆柱面之间的距离小于被标定的砂轮的直径；标记点位于两个圆柱体的轴线与平面A的两个交点之间的连线的中点上。2.一种基于权利要求1所述的机器人砂轮位置标定装置的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将两个圆柱体一一对应装入两个螺纹孔，将装置主体固定在机器人末端腕部法兰上；(2)利用四点法示教先对标定点进行标定，获得标定点相对于机器人的位置；(3)机器人带动标定装置移动，使平面A与砂轮任一侧面贴合，两个圆柱体的圆柱面与砂轮的圆柱面相切，记录标定点的位置；调整机器人姿态，改变圆柱体的圆柱面与砂轮的圆柱面的相切位置，获得标定点的四个不同位置；(4)对获得的四个标定点坐标进行分析，获得砂轮轴线与砂轮该侧面交点的坐标和砂轮半径；(5)控制机器人带动标定装置移动，使标定装置平面A与砂轮另一侧面贴合，重复步骤(3)和(4)，获得砂轮轴线与另一砂轮侧面的交点的坐标和砂轮半径；(6)对两次获得的砂轮半径取平均值作为砂轮半径，结合砂轮轴线与砂轮两个侧面的两个交点确定砂轮的位置。3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，步骤(4)中，对获得的四个标定点坐标进行分析，获得砂轮轴线与砂轮该侧面交点的坐标和砂轮半径的方法如下：设获得的标定点的四个位置为Pi(Xi，Yi，Zi)，i＝1、2、3、4；Pi位于以砂轮该侧面和砂轮轴线的交点为圆心所作的一个空间球体上，该空间球体方程为：(x-a)2+(y-b)2+(z-c)2＝R2其中，(a,b,c)为球心坐标，R为球半径，a、b、c、R均为未知数；展开得到：x2+y2+z2-Ax-By-Cz+D＝0其中，A＝2a，B＝2b，C＝2c，D＝a2+b2+c2-R2；写成矩阵形式如下：求解方程组(1)得到A、B、C、D，从而有：2CN106441192A权利要求书2/2页根据砂轮、圆柱体和标定点的位置关系，得砂轮半径为：其中，l为两圆柱体轴线之间的距离，e为圆柱体半径。3CN106441192A说明书1/4页一种机器人砂轮位置标定装置及标定方法技术领域[0001]本发明属于机械智能加工领域，更具体地，涉及一种机器人砂轮位置标定装置及标定方法。背景技术[0002]在机器人磨削尤其是机器人精准磨削中，砂轮位置直接影响磨削刀路轨迹生成效率和磨削质量，在进行机器人智能磨削加工时，必须先对砂轮位置进行准确标定。传统标定方法使用顶针在砂轮边缘标定一定数目的点，拟合出砂轮的两个侧面圆来标定砂轮位置，存在顶针无法准确与边缘点进行点接触的不足，要求操作者有一定的经验，同时造成标定效率低、精度低等问题。发明内容[0003]针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种能够有效提高砂轮位置标定的效率和精度、降低操作误差的机器人砂轮位置标定装置以及相应的标定方法。[0004]为了实现上述目的，本发明提供了一种机器人砂轮位置标定装置，包括：装置主体，用于与机器人末端腕部法兰连接固定，装置主体具有一个与被标定的砂轮侧面相贴合的平面A，平面A上设有两个螺纹孔及一个标记点；两个圆柱体，均垂直于平面A且一一对应安装于平面A上的两个螺纹孔内，两个圆柱体的圆柱面之间的距离小于被标定的砂轮的直径；标记点位于两个圆柱体的轴线与平面A的两个交点之间的连线的中点上。[0005]为了实现上述目的，本发明还提