【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及喷涂机器人，具体涉及一种喷涂机器人标定装置及方法。
技术介绍
1、机器人标定块标定是指在不使用任何外部测量设备下，通过驱动末端到达一组满足某种几何约束的空间位置点，再利用被测点之间的位置约束关系按照误差模型建立方程组，从而提高机器人的定位精度和运动控制精度。通过标定块标定方式可以只依赖机器人内部传感器来确定模型运动学参数和机器人自身姿态等参数，并对其进行调整确保机器人的绝对定位精度，简化标定工作流程，提高生产效率。
2、为提高喷涂质量，减少不同流体浓度的涂料和喷涂装置的差异对喷涂层造成的影响，实现喷涂机器人高精度喷涂的需求。将机器人生产厂家出厂时由于制造、安装等影响喷涂机器人精度的因素的影响降低，采用标定块能够方便，快捷，且低成本地获得喷涂机器人的实际几何参数，提高机器人绝对定位精度。
3、现有技术如公开号为cn112692833a的中国专利技术专利，提出一种使用相机对特殊标定块经行自标定的方法；存在的缺陷是20°的倾斜角更容易产生加工误差且增加目标函数复杂度可用平面为3平面，无法辨识所有参数。
4、而公开号为cn117283556a的中国专利技术专利提出一种带有标定孔的标定板的机器人自标定装置及方法；其存在的缺陷是带标定孔的标定板无法将带有提升关节的机器人固定于标定孔内，且单一的标定孔可辨识参数少且辨识补偿后效果不好。
5、现有技术存在问题：
6、(1)采用相机标定，对操作员要求较高；具有凸面的标定块采用平面标定方式时，由于倾斜度为20°，造成机器人目标
7、(2)单一的标定板只能标定喷涂机器人部分运动学参数，导致标定精度不高。
技术实现思路
1、为了克服以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种喷涂机器人标定装置及方法，该装置及方法具有易加工，成本低，且可辨识含提升关节及六自由度机械臂运动学参数的特点，以达到利用标定装置低成本获取机器人实际参数的目的。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种喷涂机器人标定装置，包括主控和连接主控的机器人，主控包括机器人控制箱和计算机系统；机器人末端通过法兰盘设置测量装置；所述机器人控制箱用于控制机器人和测量装置移动，计算机系统用于存储机器人以及测量装置的移动信息；
4、所述机器人包括基座关节1、提升关节2及六自由度机械臂3；
5、所述测量装置包括与机器人末端尺寸相同的金属探针4和带有斜面的标定块5，金属探针4安装在六自由度机械臂3末端，所述标定块5通过机器人末端接触标定平面；
6、所述测量装置通过与金属探针4接触标定块5斜面边顶点，获取标定块5相对于机器人基坐标的位姿变换。
7、机器人对标定块5斜边一顶点进行接触性测量，形成限制机器人末端移动及提升关节2移动的限制位，获得基于机器人基坐标系的坐标变换矩阵，即基于限制位的机器人关节角度及提升关节2长度获取机器人的名义位姿，求解名义位姿与实际位姿最小误差实现喷涂机器人标定。
8、所述标定块5为梯形，斜面倾斜角度为45°，其余五个平面中顶面尺寸为200x200mm，斜面相对平面尺寸与顶面相同，其相邻两梯形下底为400mm，上底为200mm，高为200mm，底面尺寸为200mmx400mm；上述五平面除正对平面外两两垂直。
9、一种喷涂机器人标定装置的标定方法，包括以下步骤：
10、s100：标定块5放在机器人末端可到达的工作空间内并固定；建立坐标系；
11、s200：用示教器使机器人末端接触标定块5斜边顶点，并记录该点的机器人提升关节2长度及其余关节角度；
12、s300：用拖动示教方式，让机器人末端测量工具分别接触标定块5的相互垂直三个平面以及斜面，并分别进行多组点测量，再记录对应的机器人名义理论位姿即机器人提升关节2长度及其余关节角度；
13、s400：将机器人末端的名义位置与基于标定块5机械结构的实际位置比较误差，对机器人运动学参数进行标定。
14、所述步骤s100包括，在机器人基座中心建立基坐标系{o0x0y0z0}，在机器人末端测量装置上建立工具坐标系{otxtytzt}，在标定块5斜边顶点建立世界坐标系{owxwywzw}；
15、通过机器人基坐标系{o0x0y0z0}}到机器人末端的位姿关系对机器人工具完成标定，获得机器人工具坐标系{otxtytzt}，即可获得机器人工具末端在机器人基坐标下的位姿变换和位置。
16、所述步骤s200包括，机器人末端工具与标定块5斜面顶点接触获得基坐标系{o0x0y0z0}到世界坐标系{owxwywzw}的坐标变换，通过计算机与机器人连接，获取机器人提升关节2长度及其余关节角度并记录，通过mdh法建立运动学模型，代入记录数据即可获得基坐标到世界坐标的坐标变换。
17、所述s300中，用拖动示教具体操作测量的方式是，让机器人末端测量工具接触标定块5平面进行多组点测量，看到机器人末端测量工具接触标定块5平面后，记录对应的机器人提升关节2长度及其余关节角度，获得机器人在标定块5上的名义理论位姿。
18、所述步骤s400中包括，
19、s401：建立机器人基座坐标系、机器人末端测量装置坐标系以及标定块5坐标系；
20、s402：对机器人采用mdh方法进行运动学建模，此时机器人各几何参数ai，di，θi，αi并简化均为名义参数；
21、s403：通过机器人末端测量装置接触获得标定块5在基坐标系下位姿矩阵，通过标定块5机械结构得到机器人末端测量装置接触器的实际位姿，同时求解机器人关节角度对应的机器人名义位姿，将上述实际位姿与名义位姿带入机器人运动学误差模型中进行数学求解，获得机器人的实际参数。
22、所述步骤s403中包括，将机器人误差从原本的机器人基坐标上转变为标定块5坐标之上，并结合机器人在不同平面测量的多组数据和原本机械结构，建立相应的目标函数，寻求一组理论参数与实际误差差值最小的近似解，从而获得机器人的实际参数。
23、所述步骤s403中，通过机械结构和机器人从基座到机器人工具坐标系之间一系列的坐标变换计算得到通过末端测量装置接触标定块5斜边顶点可得到的标定块5坐标系{owxwywzw}相当于基坐标系{o0x0y0z0}的名义位姿矩阵为：
24、
25、其中α,β,γ分别是绕基坐标系{o0x0y0z0}的z轴，y轴和x轴顺时针旋转的角度；是标定块5相当于机器人基坐标系的位置坐标；
26、则基坐标系{o0x0y0z0}相当于标定块5坐标系{owxwywzw}的位姿矩阵
27、则机器人末端测量装置在标定块5坐标系上的位置坐标表示为
28、当机器人末端测量装置接触标定块5某一平面时，末端测量装置在标定块5上形成平面约束且根据标定块5本身的特殊结构，得到理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种喷涂机器人标定装置，其特征在于，包括主控和机器人，主控包括机器人控制箱和计算机系统，所述机器人控制箱和计算机系统连接机器人，机器人末端通过法兰盘设置测量装置；所述机器人控制箱用于控制机器人和测量装置移动，计算机系统用于存储机器人以及测量装置的移动信息；
2.根据权利要求1所述的一种喷涂机器人标定装置，其特征在于，机器人对标定块(5)斜边一顶点进行接触性测量，形成限制机器人末端移动及提升关节(2)移动的限制位，获得基于机器人基坐标系的坐标变换矩阵，即基于限制位的机器人关节角度及提升关节(2)长度获取机器人的名义位姿，求解名义位姿与实际位姿最小误差实现喷涂机器人标定。
3.根据权利要求2所述的一种喷涂机器人标定装置，其特征在于，所述标定块(5)为梯形，斜面倾斜角度为45°，其余五个平面中顶面尺寸为200x200mm，斜面相对平面尺寸与顶面相同，其相邻两梯形下底为400mm，上底为200mm，高为200mm，底面尺寸为200mmx400mm；上述五平面除正对平面外两两垂直。
4.根据权利要求3任一项所述的一种喷涂机器人标定装置的标定方法，其特
5.根据权利要求4所述的一种喷涂机器人标定装置的方法，其特征在于，所述步骤S100包括，在机器人基座中心建立基坐标系{O0X0Y0Z0}，在机器人末端测量装置上建立工具坐标系{OTXTYTZT}，在标定块(5)斜边顶点建立世界坐标系{OwXwYwZw}；
6.根据权利要求4所述的一种喷涂机器人标定装置的方法，其特征在于，所述步骤S200包括，机器人末端工具与标定块(5)斜面顶点接触获得基坐标系{O0X0Y0Z0}到世界坐标系{OwXwYwZw}的坐标变换，通过计算机与机器人连接，获取机器人提升关节(2)长度及其余关节角度并记录，通过MDH法建立运动学模型，代入记录数据即可获得基坐标到世界坐标的坐标变换。
7.根据权利要求4所述的一种喷涂机器人标定装置的方法，其特征在于，所述S300中，用拖动示教具体操作测量的方式是，让机器人末端测量工具接触标定块(5)平面进行多组点测量，看到机器人末端测量工具接触标定块(5)平面后，记录对应的机器人提升关节(2)长度及其余关节角度，获得机器人在标定块(5)上的名义理论位姿。
8.根据权利要求4所述的一种喷涂机器人标定装置的方法，其特征在于，所述步骤S400中包括；
9.根据权利要求8所述的一种喷涂机器人标定装置的方法，其特征在于，所述步骤S403中包括，将机器人误差从原本的机器人基坐标上转变为标定块(5)坐标之上，并结合机器人在不同平面测量的多组数据和原本机械结构，建立相应的目标函数，寻求一组理论参数与实际误差差值最小的近似解，从而获得机器人的实际参数；
10.根据权利要求9所述的一种喷涂机器人标定装置的方法，其特征在于，所述步骤S403中，标定块(5)坐标系{OwXwYwZw}顶面的法向量为Zw轴且顶面位于标定块(5)坐标系原点，则此时基坐标系相当于标定块(5)坐标系的在Zw轴上的实际位置分量为0，则机器人末端测量装置在顶面进行接触测量时
...【技术特征摘要】
1.一种喷涂机器人标定装置，其特征在于，包括主控和机器人，主控包括机器人控制箱和计算机系统，所述机器人控制箱和计算机系统连接机器人，机器人末端通过法兰盘设置测量装置；所述机器人控制箱用于控制机器人和测量装置移动，计算机系统用于存储机器人以及测量装置的移动信息；
2.根据权利要求1所述的一种喷涂机器人标定装置，其特征在于，机器人对标定块(5)斜边一顶点进行接触性测量，形成限制机器人末端移动及提升关节(2)移动的限制位，获得基于机器人基坐标系的坐标变换矩阵，即基于限制位的机器人关节角度及提升关节(2)长度获取机器人的名义位姿，求解名义位姿与实际位姿最小误差实现喷涂机器人标定。
3.根据权利要求2所述的一种喷涂机器人标定装置，其特征在于，所述标定块(5)为梯形，斜面倾斜角度为45°，其余五个平面中顶面尺寸为200x200mm，斜面相对平面尺寸与顶面相同，其相邻两梯形下底为400mm，上底为200mm，高为200mm，底面尺寸为200mmx400mm；上述五平面除正对平面外两两垂直。
4.根据权利要求3任一项所述的一种喷涂机器人标定装置的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种喷涂机器人标定装置的方法，其特征在于，所述步骤s100包括，在机器人基座中心建立基坐标系{o0x0y0z0}，在机器人末端测量装置上建立工具坐标系{otxtytzt}，在标定块(5)斜边顶点建立世界坐标系{owxwywzw}；
6.根据权利要求4所述的一种喷涂机器人标定装置的...
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