Способ аттестации геометрических параметров механической руки промышленного робота — SU 1258689 (original) (raw)

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОБЮЛФ:а ИСЕЖРЕСПУБЛИН 0 Ю (И) ду а В 25 Л 11/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ(54)(57) СПОСОБ АТТЕСТАЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ РУКИПРОМЬВШЕННОГО РОБОТА, заключающийсяв том, что в рабочей зоне устанавливают эталонный объект, доводятрабочий орган с известными геометрическими характеристиками до контакта с объектом, измеряют,и запоминают положение звеньев руки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности позиционирования рабочего органа при аналитическом программировании эа счетучета реальных геометрических параметров механической руки робота пос-ле его сборки, но номинальным геометрическим параметрам руки н измеренным положениям звеньев руки путемвычислений определяют пространственное положение рабочего органа, соответствующее относительным координатам звеньев руки при ее контакте сэталонным объектом, далее определяют разность абсолютных координатпространственных положений рабочего органа, определенных .при контакте с эталонньы объектом ю полученных по результатам вычислений, ипо этой разности вычисляют действи- .тельные геометрические параметрызвеньев механической руки, при этомнеобходимое число измерений рассчитывается по Формуле р в гй приг 4 п,. где р - число необходимых измерений;и - число степеней подвижностимеханической руки;К " число измеряемых независимыхгеометрических параметровэталона;г - число аттестуемых параметров.Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторостроению, и может быть использовано для аттестации геометрических параметров механических рук промышленных роботов, управляемых от вычислительных машин.Целью изобретения является повышение точности позиционирования рабочего органа при аналитическом программировании за счет учета реальных геометрических параметров механической руки робота после его сборки.На фиг. 1 представлена общая схема проведения аттестации геометрических параметров механической руки и вариант конструктивного выполнения эталонного объекта; на фиг. 2 - сечение инструментальной плоскости по оси конусного центрового отверстия в момент контакта со сферическим наконечником измерительной головки; на фиг.З- кинематическая схема механической руки и ее геометрические параметры, необходимые для реализации алгоритма обработки экспериментальной инФормации.Аттестацию механической руки промьшленного робота проводят следующим образом.На стенде 1 закрепляют манипулятор 2, В его рабочей зоне устанавливают эталонный объект 3 с известными 50 Т= А, А Аи геометрическими характеристиками.Выводят рабочий орган 4 со сферической головкой 5 до контакта с конусными отверстиями 6 характерных точек1, 11, 111, 1 Ч или плоскостями Побъекта, Фиксируют по показаниямдатчиков 7-11 относительное положение звеньев руки, Но этим похазаниями номинальным геометрическим параметрам руки (длинам звеньев 12-16)робота путем вычислений определяютпространственное положение рабочегооргана, соответствующее относительным координатам звеньев руки приее контакте с характерными точкамиэтапонного объекта.Общий алгоритм вычислений заключается в следующем.По известному соотношению определяют положение и ориентацию рабочего органа в абсолютной системекоординат, связанной с основанием робота где А, - 4 х 41 - матрица, характеризующая положение иориентацию -й системы координат, свя занной с -м звеном(Фиг. 2), в (-1)-йсистема координат;Т - 14 х 41 - матрица, определяющая декартовы координаты центра инаправляющие косинусы системы координат,связанной с и-м звеном руки, в данном 15 случае с контрольныминструментом - рабочим органом.Каждую из матриц А; концентрируютчетыре параметра: обобщенная коорди ната с 1, и постоянные параметры а",К Б, определяющие конструкциюгеометрию х-го звена фиг. 3).Положение и ориентация рабочегооргана ПР определяются преобразовакием Тд, рассчитанным по номинальнымпараметрам и;, а;, с Б, 11, 2, , и, которые отличаютсяот фактических ц, а, О( , Я; нанекоторые величины бс 1 Ьа;, ЬФ, ЗО Ь Б обусловленные погрешностямиизготовления звеньев и сборкиманипулятора, а также ошибками установки"нулей" датчиков оборотных связей поположению в исходных конфигурацияхзвеньев механической руки.С другой стороны, можно с достаточной точностью определить с помощью измерений фактическое расположение, определяемое преобразова нием Т рабочего органа ПР относительно эталонного объекта, установленного в рабочей зоне робота. Приводя к единой системе координат, спомощью линейного преобразования 45 Тв определяют разность абсолютныхкоординат пространственных положений рабочего органа, определенныхпри контакте с эталонным объектом иполученных по результатам вычислений О Э ьПо этой разности, набрав необходимое число уравнений (больше или 5 равное числу неизвестных), имеяаналитическое выражение для преобразования 6 Т(ьц , ьа , дф., 6 Я),элементы которого являются функци з 1258 ями погрешностей ао;, аа;, ьж; , ь Б;. и, решая систему линейных уравнений первого приближения тиаТ(41, ь а, 4 к, а 8) =Тр Т - Т 5определяют неизвестные 4 0;, 6 а;,ам; , ь Я;, 1 = 1, 2,, и и вычисляют геометрические параметры меха Фнической руки и; = о; + 61; ; а, = 10+ аВ; ; х = 1, 2, , и. Путем вычислений можно воспроизводить какабсолютные геометрические искаженные величины - координаты характерных точек 1, 11, 111, ТЧ в собственной координатной системе объекта0) У Е (правый столбец матрицы Тв),так и относительные расстояния междухарактерными точкайи 1, 11, 111, 1 Ч 20объекта или угол между нормалями кплоскостям П объекта 3, В последнемслучае приведение к единой системекоординат не требуется, а надо,используя известные из аналитической 25геометрии формулы принадлежноститочек прямой или плоскости, вычислять указанные характеристики -расстояния или (и) углы между плоскостями. 30Все укаэанные геометрические характеристики позволяет вычислятьконструкция эталона, показанного нафиг. 1.35Так, перемещая каретку 17 вдоль направляющих 18 на известное (аттестованное) расстояние, выводя затем рабочий орган 4 до контакта сферической головки 5 с конусными отвер стиями 6 характерных точек 1, 11, 111, 1 Ч инструментальной плоскости П в каждом из ее фиксированных положений набирается необходимое число уравнений, используя геометрические 45 свойства точек - они соответственно принадлежат одним и тем же прямым.Это позволяет для каждой пары соответствующих точек записать уравнейие, например для точки 1 при фиксированных первом и втором положениях каретки 17екторы, определяющие номинальное положение центра сферической головки 5 рабочего органа 4 в абсолютной системе координат робота;- аналитические выражения для геометрических ошибок положения рабочего органа манипулятора вабсолютной системекоординат ПР, обусловленных погрешностями ь о;, да; 1 м;68 ,= 1,2.,п- аттестованное расстояние между точками 1 на инструментальной плоскости Ппри первом и второмфиксированных положениях каретки, которое равно линейномуперемещению каретки 17 вдоль направляющих 18;- знак транспонирова"ния.(1), пренебрегая малыми ка, можно записать в ажениео поряд Выр второг виде=о,)а, -(р.-к)(к-к) Левая часть этого уравнения является линейным выражением относительно неизвестных Ьс ба;, ЬФ, , дБ;,1, 2, , п. а правая вычисляется по номинальным геометрическим параметрам звеньев руки и аттестованному расстоянию между характерными точками объекта (тарированному перемещению каретки). Составив необходимое число уравнений и решая линейную систему, определяются неизвестные.Эквивалентную (т.е. линейную относительно неизвестных Ьо;, Аа;, Ь;, ЬБ;, д 1, 2, , и) систему уравнений можно составить, используя другую аттестованную геометрическую характеристику - угол между плоскостями. Для этого выводят рабочий орган 4 до контакта с любыми точками5 1 плоскости П, (индекс - номер положения) при ее фиксированном угловом положении. Затем поворачивают выход ное звено 19 каретки 18 и соответственно закрепленную на нем инструментальную плоскость П относительно оси 20 аттестованный угол. Далее выводят рабочий орган 4 робота до контакта с любыми точками плоскости Н, Каждый раз в момент контакта 258689 Ьсчитывают показания датчиков положения звеньев механической руки робота. Используя эти показания.и номинальные размеры звеньев по любымтрем точкам каждой плоскости, проводят нормаль к ней и рассчитываютугол между нормалями к плоскостям,По величине отклонения его от аттестованного вычисляют геометрические1 О параметры руки,Составитель Ю. ВильчинскТехред Л,Сердюкова осударственного комитета СССРам изобретений и открытийва, Ж-Э 5, Раушская наб д. 4

Смотреть

Способ аттестации геометрических параметров механической руки промышленного робота