一种基于激光跟踪仪的多自由度大型机械臂标定工装的制作方法

本实用新型涉及工业机器人运动学标定检验工装结构技术领域，具体涉及一种基于激光跟踪仪的多自由度大型机械臂标定工装。

背景技术：

精度是衡量工业机器人的重要指标，目前工业机器人的重复精度很高，但其绝对定位精度却很低。由于工业机器人机构参数的静态变形误差及加工装配误差，对于没有标定的机器人，精度误差可达几厘米，通过标定能够最小代价弥补各种因素导致的变形，改善机器人的绝对定位精度，因此在很多应用中必须对机器人进行精确标定。机器人运动学标定旨在获取机器人各连杆、关节之间的关系，以及各关节轴的零位信息，最终实现系统对机器人位置和姿态的实时监控。通过对比系统计算的末端位置和实际末端位置来检验运动学标定结果是目前惯行的方式。

以凿岩台车标定检验为例，目前对其标定测量手段是基于全站仪的检测。用全站仪进行标定的精度较高，但存在一些缺点：需要对全站仪事先进行调平处理，准备时间较长；测量过程中自动化程度低，机器人末端定位好以后需要人工辅助对准被测目标；只能进行静态测量，不能做动态分析；测量结果与环境变化和使用者水平有很大关系。其中最重要的是全站获取的标定结果是静态参数，凿岩台车机械臂具有8个自由度，臂架重量大导致挠度变形严重，且其姿态会随着钻孔的变化而做出改变，因此静态参数无法适应其在全姿态下的定位精度。在实际钻孔过程中，静态参数可以确保机械臂在大部分的定位精度是可靠的，但仍有一部分甚至很关键的钻孔点的定位精度较差，这影响了隧道爆破效果及超、欠挖量等施工质量，能够获取动态参数的机器人标定技术无疑会改善这一不良局面。

综上所述，急需一种基于激光跟踪仪的多自由度大型机械臂标定工装以解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种基于激光跟踪仪的多自由度大型机械臂标定工装，以解决如何安装主动靶标的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于激光跟踪仪的多自由度大型机械臂标定工装，包括连杆、转向座和套筒；转向座一端与连杆连接，另一端与套筒连接；连杆直接或间接安装在机械臂上；标定工装结合激光跟踪仪测量系统使用，激光跟踪仪测量系统包括激光跟踪仪和主动靶标；主动靶标安装在套筒上，主动靶标垂直地面向上安装。

优选地，所述连杆包括一段圆柱形的空心钢管和两块矩形钢板，两块矩形钢板分别连接在空心钢管两端，所述矩形钢板上设计有四个螺纹安装孔。

优选地，所述转向座为空心的三棱柱结构，由两块矩形钢板和两块三角形钢板连接而成；矩形钢板上设有一个螺纹孔或者四个螺纹孔，以适应连杆或套筒的安装。

优选地，所述套筒具有可安装主动靶标的圆柱形盲孔，套筒底部中心设置有一个螺纹安装孔。

优选地，所述转向座设有多个，相邻两个转向座的矩形板连接在一起，以确保套筒的安装方向始终垂直地面向上。

优选地，所述连杆设有多个，连杆与连杆之间首尾连接，以增加连杆的安装长度；或者是连杆与连杆之间通过转向座连接，以改变连杆的安装方向。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型中，通过多个转向座和连杆的自由组合，提高标定精度，扩大测量范围，避免主动靶标被台车的机械结构遮挡，无法接受激光信号。同时也确保测量仪器在标定过程中的安全和操作人员的安全。

(2)本实用新型通过标定工装固定主动靶标，并结合激光跟踪仪进行测量，无需人工辅助标定，操作简单，测量方便，提高了标定检验效率和标定检验质量。

(3)本实用新型采用多个连杆和多个转向座，无论连杆的安装角度如何，通过多个转向座的组合，可以使主动靶标的安装方向始终垂直地面向上，能够适用于多种装备标定，通用性强。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是标定工装示意图；

图2是连杆结构示意图；

图3是转向座结构示意图；

图4是套筒结构示意图；

其中，1、连杆，2、转向座，3、套筒，4、主动靶标。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1～图4，一种基于激光跟踪仪的多自由度大型机械臂标定工装，本实施例应用于台车的机械臂中。

如图1所示，一种基于激光跟踪仪的多自由度大型机械臂标定工装，包括连杆1、转向座2和套筒3；转向座2一端与连杆1连接，另一端与套筒3连接；连杆1通过转向座2安装在机械臂上；标定工装结合激光跟踪仪测量系统使用，激光跟踪仪测量系统包括激光跟踪仪和主动靶标4；主动靶标4安装在套筒3上，主动靶标4垂直地面向上安装。

如图2所示，所述连杆1包括一段圆柱形的空心钢管和两块矩形钢板，两块矩形钢板分别焊接在空心钢管两端，所述矩形钢板上设计有四个螺纹安装孔。

如图3所示，所述转向座2为空心的三棱柱结构，由两块矩形钢板和两块三角形钢板焊接制成；矩形钢板上设有一个螺纹孔或者四个螺纹孔，以适应连杆1或套筒3的安装。

如图4所示，所述套筒3具有可安装主动靶标4的圆柱形盲孔，套筒3底部中心设置有一个螺纹安装孔。套筒3开口朝上安装在转向座2上，套筒3是用来固定主动靶标4的，将主动靶标4的靶柄插入套筒3，套筒3与主动靶标4的靶柄之间为过渡配合关系，能够固定住主动靶标4，利用它们之间的配合关系，使台车运动的时候主动靶标4不会朝任意方向旋转。

所述转向座设有多个，相邻两个转向座的矩形板通过螺栓连接在一起，以确保套筒的安装方向始终垂直地面向上。所述连杆设有多个，连杆与连杆之间首尾连接，以增加连杆的安装长度；或者是连杆与连杆之间通过转向座连接，以改变连杆的安装方向。

如图1所示，本实施例中，转向座设有三个，连杆设有两个；连杆与台车基座之间、连杆与连杆之间、连杆与套筒之间，均通过转向座连接。

上述一种基于激光跟踪仪的多自由度大型机械臂标定工装，结合激光跟踪仪测量系统，可为检验精度需求和精确位姿测量提供直观、快速、准确可靠的判断依据。通过标定工装固定主动靶标，并结合激光跟踪仪进行测量，无需人工辅助标定，操作简单，测量方便，提高了标定检验效率和标定检验质量。采用多个连杆和多个转向座，无论连杆的安装角度如何，通过多个转向座的组合，可以使主动靶标的安装方向始终垂直地面向上，避免主动靶标被台车的机械结构遮挡，无法接受激光信号，提高标定精度，扩大测量范围，能够适用于多种装备标定，通用性强。同时也确保测量仪器在标定过程中的安全和操作人员的安全。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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