一种机械臂定位精度检测装置发明专利

专利名称：一种机械臂定位精度检测装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410905714.0

专利申请（专利权）人：山东交通学院
权利人地址：山东省济南市天桥区交校路5号

专利发明（设计）人：陈甜甜,李亚锦,庞程程,刘玮

专利摘要：本发明公开了一种机械臂定位精度检测装置，涉及机械臂检测技术领域，其技术要点为：包括三轴机械臂部件，环绕设置在三轴机械臂部件外圈表面上的冠状检测板部件，且冠状检测板部件分为前后两部分组成，三轴机械臂部件由下段、中段和上段组成。本发明的方案中以冠状检测板部件作为接收件，并在三轴机械臂的各段落操作臂上设置光栅发射器，配合冠状检测板部件上的光栅传感器，以及其内侧表面的角度数值，通过控制机械臂改变自身角度移动光栅发射器光线在冠状检测板部件表面的位置，从而得到实际机械臂活动角度，而借助光栅传感器则进一步获取人力难以测量的细小误差，通过对比机械臂实际移动角度与标定角度之间的偏差获得检测数据。

主权利要求：
1.一种机械臂定位精度检测装置，其特征在于，包括三轴机械臂部件（2），环绕设置在三轴机械臂部件（2）外圈表面上的冠状检测板部件（1），且冠状检测板部件（1）分为前后两部分组成，三轴机械臂部件（2）由下段、中段和上段组成；
其中，所述冠状检测板部件（1）的前侧部分包含环状铝合金接光板（11），以及左右对称排布固定在环状铝合金接光板（11）内腔侧壁上的两组伺服夹持电缸（12）；所述冠状检测板部件（1）的后侧部分包含通过螺钉锁紧在环状铝合金接光板（11）前侧表面的两根铝合金连接板件（13），以及固定在铝合金连接板件（13）末端的弧状铝合金板（14），且弧状铝合金板（14）的圆心与环状铝合金接光板（11）的圆心重合布置；
所述三轴机械臂部件（2）当中包括有机械臂旋转基座（21）、机械大臂（26）和机械小臂（211），且机械臂旋转基座（21）、机械大臂（26）和机械小臂（211）的外表面侧壁上分别设置有光栅发射器A（22）、光栅发射器B（210）和光栅发射器C（213），用于和环状铝合金接光板（11）以及弧状铝合金板（14）配合；所述环状铝合金接光板（11）的内腔侧壁上安装有若干组光栅传感器，弧状铝合金板（14）靠近环状铝合金接光板（11）的一侧表面上同样安装有若干组光栅传感器，且环状铝合金接光板（11）和弧状铝合金板（14）的表面上涂抹有白色油漆，其涂有白色油漆的表面均蚀刻有角度度数刻度值。
2.根据权利要求1所述的一种机械臂定位精度检测装置，其特征在于，所述环状铝合金接光板（11）的前侧表面上开设有缺口，用于供三轴机械臂部件（2）当中的大臂与小臂运动，且环状铝合金接光板（11）内腔中的两组所述伺服夹持电缸（12）其相互靠近的一端上均固定有硅胶垫。
3.根据权利要求1所述的一种机械臂定位精度检测装置，其特征在于，所述机械臂旋转基座（21）的底端通过螺栓锁紧在地面上，机械臂旋转基座（21）顶部旋转驱动端固定有大臂连接轴（24），且大臂连接轴（24）的侧壁上安装有用于驱动大臂的大臂关节电机（25）；其中，大臂连接轴（24）的外圈表面上固定有L形支撑板（23），L形支撑板（23）的外侧末端上固定有光栅发射器A（22），且光栅发射器A（22）发射的光线投射在环状铝合金接光板（11）的内侧表面上且位于伺服夹持电缸（12）的下方。
4.根据权利要求1所述的一种机械臂定位精度检测装置，其特征在于，所述机械臂旋转基座（21）位于环状铝合金接光板（11）的内腔中央位置，且机械臂旋转基座（21）与环状铝合金接光板（11）之间相互同轴布置，其中，大臂连接轴（24）的外圈表面与伺服夹持电缸（12）相互靠近的一端齐平，用于供伺服夹持电缸（12）接触大臂连接轴（24）后带动冠状检测板部件（1）同步旋转。
5.根据权利要求1所述的一种机械臂定位精度检测装置，其特征在于，所述机械大臂（26）的一端侧壁与大臂关节电机（25）的输出轴端头连接，用于控制机械大臂（26）沿大臂连接轴（24）的轴线做弧线运动，且机械大臂（26）的外表面上设置有U形夹持梁（27），U形夹持梁（27）的顶部端头贯穿有螺栓（29），螺栓（29）的两端锁紧有锁紧螺帽（28），用于让U形夹持梁（27）锁紧在机械大臂（26）的外表面上，且U形夹持梁（27）的下表面侧壁固定有光栅发射器B（210），且光栅发射器B（210）发射的光线投射到弧状铝合金板（14）的内侧表面上。
6.根据权利要求1所述的一种机械臂定位精度检测装置，其特征在于，所述机械小臂（211）的一端设置有小臂关节电机（215），且机械小臂（211）安装小臂关节电机（215）的一端与机械大臂（26）远离大臂连接轴（24）的一端活动连接，且机械小臂（211）的外圈表面上锁紧安装有光栅发射器C（213），其中，光栅发射器C（213）发射的光线投射到弧状铝合金板（14）的内侧表面上。
7.根据权利要求1所述的一种机械臂定位精度检测装置，其特征在于，所述机械小臂（211）的外圈表面上卡箍有抱箍（214），且抱箍（214）的外圈底部表面固定有固定板（212），固定板（212）的底端与光栅发射器C（213）的上表面连接。
8.根据权利要求1所述的一种机械臂定位精度检测装置，其特征在于，所述机械大臂（26）和机械小臂（211）均处于与水平面平行的姿态，其中，机械大臂（26）外部的光栅发射器B（210）与机械小臂（211）外部的光栅发射器C（213）错位布置，且光栅发射器B（210）和光栅发射器C（213）发射的光线均为平行于水平线的横向光线，光栅发射器A（22）发射的光线为垂直于水平线的竖向光线。 说明书 : 一种机械臂定位精度检测装置技术领域[0001] 本发明涉及机械臂检测技术领域，具体涉及一种机械臂定位精度检测装置。背景技术[0002] 机械臂作为工业抓取、搬运设备，其能够机械式模仿人体手臂机构进行操作。而机械臂的定位精度则影响到抓取过程中是否准确接触到指定物体，或到达指定位置，在位置精度受到影响的状态下机械臂则基本失去其精确作业的能力。对于时常操作重物搬运、抓取的机械臂来说，长时间的高负荷作业存在其内部传动部件的损耗，导致其定位的精度受到影响。[0003] 而对于这类精度受损的机械臂来说，往往需要通过复杂且漫长的空间姿态检测流程才能检查出其存在精度误差的区域，而且这样复杂且专业的检测操作对购买机械臂进行作业的商家来说，可能不具备检测的能力，而且都是等到机械臂出现了精度问题才能发现。因此，本领域技术人员在此提出一种机械臂定位精度检测装置。发明内容[0004] 本发明的目的是针对上述背景技术当中提出的机械臂定位检测过程中存在的缺陷，提供一种机械臂定位精度检测装置。[0005] 本发明的上述目的通过以下技术方案实现：[0006] 一种机械臂定位精度检测装置，包括三轴机械臂部件，环绕设置在三轴机械臂部件外圈表面上的冠状检测板部件，且冠状检测板部件分为前后两部分组成，三轴机械臂部件由下段、中段和上段组成；[0007] 其中，所述冠状检测板部件的前侧部分包含环状铝合金接光板，以及左右对称排布固定在环状铝合金接光板内腔侧壁上的两组伺服夹持电缸；所述冠状检测板部件的后侧部分包含通过螺钉锁紧在环状铝合金接光板前侧表面的两根铝合金连接板件，以及固定在铝合金连接板件末端的弧状铝合金板，且弧状铝合金板的圆心与环状铝合金接光板的圆心重合布置；[0008] 所述三轴机械臂部件当中包括有机械臂旋转基座、机械大臂和机械小臂，且机械臂旋转基座、机械大臂和机械小臂的外表面侧壁上分别设置有光栅发射器A、光栅发射器B和光栅发射器C，用于和环状铝合金接光板以及弧状铝合金板配合。[0009] 在上述一种机械臂定位精度检测装置的技术方案中，优选地，所述环状铝合金接光板的内腔侧壁上安装有若干组光栅传感器，弧状铝合金板靠近环状铝合金接光板的一侧表面上同样安装有若干组光栅传感器，且环状铝合金接光板和弧状铝合金板的表面上涂抹有白色油漆，其涂有白色油漆的表面均蚀刻有角度度数刻度值。[0010] 在上述一种机械臂定位精度检测装置的技术方案中，优选地，所述环状铝合金接光板的前侧表面上开设有缺口，用于供三轴机械臂部件当中的大臂与小臂运动，且环状铝合金接光板内腔中的两组所述伺服夹持电缸其相互靠近的一端上均固定有硅胶垫。[0011] 在上述一种机械臂定位精度检测装置的技术方案中，优选地，所述机械臂旋转基座的底端通过螺栓锁紧在地面上，机械臂旋转基座顶部旋转驱动端固定有大臂连接轴，且大臂连接轴的侧壁上安装有用于驱动大臂的大臂关节电机；其中，大臂连接轴的外圈表面上固定有L形支撑板，L形支撑板的外侧末端上固定有光栅发射器A，且光栅发射器A发射的光线投射在环状铝合金接光板的内侧表面上且位于伺服夹持电缸的下方。[0012] 在上述一种机械臂定位精度检测装置的技术方案中，优选地，所述机械臂旋转基座位于环状铝合金接光板的内腔中央位置，且机械臂旋转基座与环状铝合金接光板之间相互同轴布置，其中，大臂连接轴的外圈表面与伺服夹持电缸相互靠近的一端齐平，用于供伺服夹持电缸接触大臂连接轴后带动冠状检测板部件同步旋转。[0013] 在上述一种机械臂定位精度检测装置的技术方案中，优选地，所述机械大臂的一端侧壁与大臂关节电机的输出轴端头连接，用于控制机械大臂沿大臂连接轴的轴线做弧线运动，且机械大臂的外表面上设置有U形夹持梁，U形夹持梁的顶部端头贯穿有螺栓，螺栓的两端锁紧有锁紧螺帽，用于让U形夹持梁锁紧在机械大臂的外表面上，且U形夹持梁的下表面侧壁固定有光栅发射器B，且光栅发射器B发射的光线投射到弧状铝合金板的内侧表面上。[0014] 在上述一种机械臂定位精度检测装置的技术方案中，优选地，所述机械小臂的一端设置有小臂关节电机，且机械小臂安装小臂关节电机的一端与机械大臂远离大臂连接轴的一端活动连接，且机械小臂的外圈表面上锁紧安装有光栅发射器C，其中，光栅发射器C发射的光线投射到弧状铝合金板的内侧表面上。[0015] 在上述一种机械臂定位精度检测装置的技术方案中，优选地，所述机械小臂的外圈表面上卡箍有抱箍，且抱箍的外圈底部表面固定有固定板，固定板的底端与光栅发射器C的上表面连接。[0016] 在上述一种机械臂定位精度检测装置的技术方案中，优选地，所述机械大臂和机械小臂均处于与水平面平行的姿态，其中，机械大臂外部的光栅发射器B与机械小臂外部的光栅发射器C错位布置，且光栅发射器B和光栅发射器C发射的光线均为平行于水平线的横向光线，光栅发射器A发射的光线为垂直于水平线的竖向光线。[0017] 综上所述，本发明提供一种机械臂定位精度检测装置与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0018] 本发明的方案中，将前后两部分组成的冠状检测板部件作为接收件，并在三轴机械臂的各段落操作臂上设置光栅发射器，配合冠状检测板部件上的光栅传感器，以及其内侧表面的角度数值，通过控制机械臂改变自身角度移动光栅发射器光线在冠状检测板部件表面的位置，从而得到实际机械臂活动角度，而借助光栅传感器则进一步获取人力难以测量的细小误差，通过对比机械臂实际移动角度与标定角度之间的偏差获得检测数据。附图说明[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0020] 图1是本发明实施例中机械臂定位精度检测装置的整体示意图；[0021] 图2是本发明实施例中冠状检测板部件示意图；[0022] 图3是本发明实施例中机械臂旋转基座与光栅发射器组合后的示意图；[0023] 图4是本发明实施例中机械臂的大臂与光栅发射器组合后的示意图；[0024] 图5是本发明实施例中机械臂的小臂与光栅发射器组合后的示意图。[0025] 图中：[0026] 1、冠状检测板部件；11、环状铝合金接光板；12、伺服夹持电缸；13、铝合金连接板件；14、弧状铝合金板；2、三轴机械臂部件；21、机械臂旋转基座；22、光栅发射器A；23、L形支撑板；24、大臂连接轴；25、大臂关节电机；26、机械大臂；27、U形夹持梁；28、锁紧螺帽；29、螺栓；210、光栅发射器B；211、机械小臂；212、固定板；213、光栅发射器C；214、抱箍；215、小臂关节电机。具体实施方式[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0028] 为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本发明技术方案的优选的具体实施例。[0029] 实施例：本发明实施例提供的方案为：机械臂定位精度检测装置，参照说明书附图1所示；包括三轴机械臂部件2，环绕设置在三轴机械臂部件2外圈表面上的冠状检测板部件1，且冠状检测板部件1分为前后两部分组成，三轴机械臂部件2由下段、中段和上段组成。[0030] 参照说明书附图2所示；其中，冠状检测板部件1的前侧部分包含环状铝合金接光板11，以及左右对称排布固定在环状铝合金接光板11内腔侧壁上的两组伺服夹持电缸12；冠状检测板部件1的后侧部分包含通过螺钉锁紧在环状铝合金接光板11前侧表面的两根铝合金连接板件13，以及固定在铝合金连接板件13末端的弧状铝合金板14，且弧状铝合金板14的圆心与环状铝合金接光板11的圆心重合布置。[0031] 参照说明书附图3所示；三轴机械臂部件2当中包括有机械臂旋转基座21、机械大臂26和机械小臂211，且机械臂旋转基座21、机械大臂26和机械小臂211的外表面侧壁上分别设置有光栅发射器A22、光栅发射器B210和光栅发射器C213，用于和环状铝合金接光板11以及弧状铝合金板14配合。[0032] 参照说明书附图2所示；环状铝合金接光板11的内腔侧壁上安装有若干组光栅传感器，弧状铝合金板14靠近环状铝合金接光板11的一侧表面上同样安装有若干组光栅传感器，且环状铝合金接光板11和弧状铝合金板14的表面上涂抹有白色油漆，其涂有白色油漆的表面均蚀刻有角度度数刻度值。环状铝合金接光板11的前侧表面上开设有缺口，用于供三轴机械臂部件2当中的大臂与小臂运动，且环状铝合金接光板11内腔中的两组伺服夹持电缸12其相互靠近的一端上均固定有硅胶垫。[0033] 参照说明书附图3所示；机械臂旋转基座21的底端通过螺栓锁紧在地面上，机械臂旋转基座21顶部旋转驱动端固定有大臂连接轴24，且大臂连接轴24的侧壁上安装有用于驱动大臂的大臂关节电机25；其中，大臂连接轴24的外圈表面上固定有L形支撑板23，L形支撑板23的外侧末端上固定有光栅发射器A22，且光栅发射器A22发射的光线投射在环状铝合金接光板11的内侧表面上且位于伺服夹持电缸12的下方。机械臂旋转基座21位于环状铝合金接光板11的内腔中央位置，且机械臂旋转基座21与环状铝合金接光板11之间相互同轴布置，其中，大臂连接轴24的外圈表面与伺服夹持电缸12相互靠近的一端齐平，用于供伺服夹持电缸12接触大臂连接轴24后带动冠状检测板部件1同步旋转。[0034] 参照说明书附图4所示；机械大臂26的一端侧壁与大臂关节电机25的输出轴端头连接，用于控制机械大臂26沿大臂连接轴24的轴线做弧线运动，且机械大臂26的外表面上设置有U形夹持梁27，U形夹持梁27的顶部端头贯穿有螺栓29，螺栓29的两端锁紧有锁紧螺帽28，用于让U形夹持梁27锁紧在机械大臂26的外表面上，且U形夹持梁27的下表面侧壁固定有光栅发射器B210，且光栅发射器B210发射的光线投射到弧状铝合金板14的内侧表面上。[0035] 参照说明书附图5所示；机械小臂211的一端设置有小臂关节电机215，且机械小臂211安装小臂关节电机215的一端与机械大臂26远离大臂连接轴24的一端活动连接，且机械小臂211的外圈表面上锁紧安装有光栅发射器C213，其中，光栅发射器C213发射的光线投射到弧状铝合金板14的内侧表面上。机械小臂211的外圈表面上卡箍有抱箍214，且抱箍214的外圈底部表面固定有固定板212，固定板212的底端与光栅发射器C213的上表面连接。[0036] 参照说明书附图1所示；机械大臂26和机械小臂211均处于与水平面平行的姿态，其中，机械大臂26外部的光栅发射器B210与机械小臂211外部的光栅发射器C213错位布置，且光栅发射器B210和光栅发射器C213发射的光线均为平行于水平线的横向光线，光栅发射器A22发射的光线为垂直于水平线的竖向光线。[0037] 根据以上较优的实施方案，本发明上述实施的技术方案的工作流程为：[0038] 在冠状检测板部件1的位置保持不动的基础上，通过将环状铝合金接光板11围绕冠状检测板部件1放置，并将铝合金连接板件13和弧状铝合金板14通过螺钉锁紧在环状铝合金接光板11前侧。检测机械臂旋转基座21和大臂连接轴24的旋转角度精度时，通工控机控制机械臂旋转基座21驱动大臂连接轴24旋转一定角度，假设大臂连接轴24标定旋转角度为10°，此时光栅发射器A22的光线由环状铝合金接光板11表面的0刻度值位置移动到9°位置，则可以表明机械臂旋转基座21的驱动具有1°的误差。而更加具体的精度则依靠环状铝合金接光板11表面的光栅传感器检测光栅发射器A22光线位置，从而通过计算机判断其具体误差。[0039] 同理，在伺服夹持电缸12驱动伸缩杆夹持住大臂连接轴24带动冠状检测板部件1整体随之旋转后，机械大臂26和机械小臂211角度的变化，其表面的光栅发射器B210和光栅发射器C213则将横向光线由弧状铝合金板14表面的0刻度值位置移动到其他刻度位置，通过对比实际角度数值与标定角度数值判断机械臂位置精度。[0040] 最后，还需要说明的是，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

专利地区：山东

专利申请日期：2024-07-08

专利公开日期：2024-09-03

专利公告号：CN118456500B