技术实现要素:
4.本发明的目的是提供一种检测工业机器人位姿精度和重复性的装置和方法。该检测装置结构简单，便于携带，生产成本低，安装方便；该检测方法操作简单，对操作人员的技术要求低。可以检测大部分工业机器人，有助于提高工业机器人的产品质量。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:一种工业机器人位姿精度和位姿重复性检测装置，包括测试用末端执行器、测量架和四轴测量仪；测试用末端执行器包括探头接口板、探头和多个配重块；探头接口板的一侧固定连接在机器人端部的机械接口法兰上，探头固定连接在探头接口板的另一侧，测针安装在探头尖端附近，配重块对称固定连接在探头两侧；测量架包括安装底板、立柱和样品标准针，立柱分为第一立柱、第二立柱、第三立柱、第四立柱和第五立柱， 所述第二立柱和第三立柱结构相同且高于第一立柱的高度；第四柱和第五柱结构相同，高度低于第一柱；第二立柱、第三立柱、第四立柱和第五立柱依次围成矩形结构，第一立柱位于矩形的中心；样品针分别安装在每根柱子的顶部。当样品针安装在第一列顶部时，针尖位置标记为p1，当样品针安装在第二列顶部时，标记为p2，当样品针安装在第三列顶部时，标记为p3，当样品针安装在第四列顶部时，标记为p4， 并且当样品针安装在第五列的顶部时，标记为针尖的位置。四轴测量仪包括测量仪固定底座、X轴千分尺工作台、Y轴千分尺工作台、R轴千分尺转盘和Z轴千分尺工作台；X轴测微工作台包括X轴测微工作台固定座、X轴移动平台和X轴移动检测量具，X轴移动平台和X轴测微工作台固定座构成移动副，X轴移动检测量具包括固定部分和移动位移检测部分，分别安装在X轴测微工作台固定座和X轴移动平台上；Y轴测微工作台包括Y轴测微工作台固定底座、Y轴移动平台和Y轴运动检测量具， 其中Y轴动平台和Y轴测微台固定座构成移动副，Y轴移动检测量具包括固定部分和移动位移检测部分，分别安装在Y轴测微台固定座和Y轴动平台上；R轴千分尺转台包括R轴千分尺转台固定底座、R轴旋转平台和R轴。
一种旋转检测量具，其中R轴旋转平台与R轴测微转盘的固定底座之间形成旋转运动副，R轴旋转检测量具包括固定部分和旋转位移检测部分，R轴旋转检测量具的固定部分和旋转位移检测部分分别安装在固定底座和R轴测微转盘上；Z轴测微台包括Z轴测微台立柱、Z轴移动平台和Z轴移动检测量具，Z轴移动平台和Z轴测微台立柱构成移动副，Z轴移动检测量具包括固定部分和移动位移检测部分，分别安装在Z轴测微台立柱和Z轴移动平台上； X轴测微工作台固定座固定连接在测量仪器固定座的顶部，Y轴测微工作台固定座固定连接在X轴动平台的顶部，Y轴动平台的移动方向与X轴动平台的移动方向垂直；R轴测微转台的固定底座固定连接在Y轴动平台的顶部，Z轴测微平台的立柱固定连接在R轴动平台的顶部，Z轴动平台的移动方向分别垂直于X轴动平台和Y轴动平台的移动方向；X轴千分尺工作台、Y轴千分尺工作台和R轴千分尺转盘上均设有供样品标准针穿过的通孔； Z轴移动平台上固定连接有位置检测爪和姿态检测爪，位置检测爪上设有测量槽，以测量槽的顶点为测量点；姿态检测爪上设置有检测刀，检测刀的上平面水平设置，检测刀的侧面倾斜设置。检测刀的侧面与上平面之间的夹角为锐角，上平面与检测刀的侧面接合处形成直的检测刀片。
6.可选地，在配重块的圆周方向上均匀设置多个螺纹孔，螺纹孔的内螺纹与配重螺钉连接。
7.可选地，X轴测微台还包括X轴导轨，其中X轴运动检测量具的固定部分采用X轴测微头，X轴导轨安装在X轴移动平台和X轴测微台固定座之间，X轴移动平台和X轴测微台固定座之间设有X轴夹紧装置，X轴移动平台和X轴测微台固定座之间设有X轴回位弹簧；Y轴测微工作台包括Y轴导轨，Y轴测微头作为Y轴移动检测量具的固定部件，Y轴导轨安装在Y轴移动平台和Y轴测微工作台固定座之间，Y轴移动平台和Y轴测微工作台固定座之间设有Y轴夹紧装置， Y轴动平台与Y轴测微台固定座之间设有Y轴回位弹簧；R轴千分尺转盘的固定底座与R轴转台之间设有R轴夹紧装置，R轴千分尺转盘的固定底座与R轴转台之间设有R轴复位装置。Z轴测微工作台包括Z轴导轨，Z轴运动检测量具的固定部分采用Z轴测微头，Z轴导轨安装在Z轴移动平台和Z轴测微工作台立柱之间，Z轴移动平台和Z轴测微工作台立柱之间设有Z轴夹紧装置，Z轴移动平台和Z轴测微工作台立柱之间设有Z轴回位弹簧。
8.可选地，测量架还包括三块水平设置的三角形定位板，定位板的顶点上设有与立柱相匹配的定位孔。安装底板包括第一安装底板和两个第二安装底板，立柱包括底座和延伸杆，延伸杆可以是零个、一个或多个。基杆和延伸杆均为中空结构，基杆和延伸杆、延伸杆和延伸杆通过柱接头可拆卸地固定连接；第二立柱的底座和第五立柱的底座固定连接到第二安装板上，第三立柱的底座和第四立柱的底座固定连接到另一个第二安装板上，第一立柱的底座固定连接到第一安装板上； 第一定位板通过定位板上的定位孔固定安装在第一立柱、第二立柱和第三立柱的外圆上；第二定位板通过定位板上的定位孔固定安装在第一立柱、第四立柱和第五立柱的外圆上；第三定位板通过定位板上的定位孔固定安装在第一立柱、第二立柱和第三立柱的外圆上，第三定位板位于第一定位板的上方。
9.可选地，立柱接头的顶部和底部设有开口结构的定位槽，底座的顶部和伸缩杆的两端设有与定位槽相配合的定位孔，定位槽与定位孔的配合处设有定位销，底部
座椅和伸缩杆上设有用于锁紧立柱接头的锁紧手轮。
10.可选地，四轴测量仪的测量仪固定座底部固定连接有快换定位装置，快换定位装置包括定位套，定位套上设有开口结构的定位槽，立柱顶端设有与定位槽相配合的定位孔，定位槽与定位孔的配合处设有定位销，立柱上设有用于锁紧定位套的锁紧手轮。
11.一种检测工业机器人位姿精度和位姿重复性的方法，包括以下测试步骤:
12.1)安装末端执行器进行测试。
13.将测试用末端执行器的探头接口板固定在待测工业机器人末端的机械接口法兰上，将探头安装在探头接口板上，并将探头两侧的配重块对称固定连接；配重块四周的螺纹孔可以在增加重螺钉或增加配重块数量后用配重块螺钉固定，增加的配重块螺钉或配重块可以用来调整配重块质量和质心位置；根据gb/的要求，配重可按被测工业机器人100%额定载荷、50%额定载荷或10%额定载荷选择；
14.2)安装测量框架。
15.将测量架的安装底板安装在测量工作台的平面上；第一柱至第五柱固定连接在安装底板上，各柱的位置符合gb/的要求，使具体化的测试立方体位于机器人工作空间预期使用最多的部分；使测试立方体的边缘平行于机器人的框架坐标系；第一列的中心线位于机器人基座的坐标系平面上；
16.3)校准测试点。
17.将样品标准针安装在测量架第一列的顶部，样品标准针的针尖代表测试点p1，移动机器人使测试用末端执行器上的探针针尖与样品标准针的针尖接触，完成p1点的标定；
18.以p1点为基础，根据gb/确定测试立方体和测试点的原则，计算出其他测试点p2、p3、p4、p5在机器人框架坐标系中的坐标，作为编写测试动作时的指令位置；
19.将样品标准针依次安装到测量架的第二列至第五列的顶端，使样品标准针的针尖分别代表测试点P2至P5，以示教方式移动机器人， 将测试用末端执行器上探针的尖端与样品标准针的针尖接触，完成测试点P2至P5的校准，并与计算出的指令位置进行比较，计算出相应的偏差值，作为后续数据处理中的第一误差补偿值；
20.4)校准四轴测量仪。
21.将样品标准针装入四轴测量仪中，将位置检测爪上测量槽的测量点对准样品标准针的针尖，分别读取四轴测量仪上X、Y、Z方向测微头的读数，作为后续数据处理中的第二误差补偿值；
22.5)位置精度和位置重复性的测量
23.在自动控制模式下，使机器人测试用末端执行器以固定的姿态和gb/要求的速度移动到待测位置，然后暂停；将四轴测量仪安装在与待测点对应的立柱顶部，并保证四轴测量仪的X方向、Y方向和Z方向与待测工业机器人的框架坐标系平行；分别调整四轴测量仪的X方向、Y方向和Z方向测微头的位置，使测量点与机器人测试用末端执行器上的探针尖端接触，分别读取X方向、Y方向和Z方向测微头的位移值；从X方向的位移值中减去第一误差补偿值和第二误差补偿值， y方向和Z方向测微头分别获取待测工业机器人在测试点的位置偏差值δx、δy和δZ；按照gb/推荐的顺序和循环测量的次数，分别对每个测试点进行测量，得到每个测试。
先导位置偏差值δx
j
，δy
j
，δz
j
；
24 .测试点位置精度的计算:
[0025][0026]
其中I代表第I个测试点，
[0027][0028]
其中n是循环次数；
[0029]
应选择AP1至AP5的最差数据作为待测机器人整体的位置精度；
[0030]
B.测试点位置重复性的计算:
[0031][0032]
式中，I代表第I个测试点，
[0033][0034][0035][0036]
6)姿态精度和姿态重复性测量
[0037]
在自动控制下，机器人测量用末端执行器以gb/要求的速度以固定姿态移动到待测位置，然后暂停；将四轴测量仪安装在与待测点对应的立柱顶部，并保证四轴测量仪的X方向、Y方向和Z方向与待测工业机器人的框架坐标系平行；
[0038]
调整四轴测量仪的X方向、Y方向和Z方向测微头的位置，使姿态检测爪上的检测刀片与探头前端的圆柱面接触，记录该接触点为第一个测量点，分别读取X方向和Z方向测微头的位移值，记为x1和Z1；将R轴测微转盘旋转90度，保持测微头在Z方向的位置不变，调整测微头在Y方向的位置，使姿态检测爪的检测刀片与末端执行器上探针前端的圆柱面接触进行测量，读取测微头在Y方向的位移值，记为y1；再次调整四轴测量仪Y方向和Z方向测微头的位置， 使姿态检测爪的检测片与探头前端圆柱面上的另一任意点接触，记录该接触点为第二测量点，该点应远离第一测量点，读取Y方向和Z方向测微头的位移值，分别记为y2和Z2；将R轴测微转盘旋转90度，即将R轴测微转盘转回初始位置，保持Z方向测微头位置不变，调整X方向测微头位置，使姿态检测爪的检测刀片接触探头前端的圆柱面，读取X方向测微头的位移值，记为x2；
[0039]
δx
我
=x2
x1，δy
我
=y2
y1，δz
我
=z2
z1[0040]
其中I代表第I个测试点；
[0041]
根据rpy角度计算:
[0042]
俯仰角偏转角滚动角α = θ 6 [0043]
其中θ6表示机器人手腕的机械接口凸缘的旋转角度；
[0044]
滚动角α的测量和计算:
[0045]
将R轴千分尺旋转偏转角γ。
我
调整四轴测量仪的X方向、Y方向和Z方向测微头的位置，使姿态检测爪的检测刀片与探头前端测量针一端的圆柱面接触，记录该接触点为第三个测量点，分别读取Y方向和Z方向测微头的位移值，记为y3和Z3；调整四轴测量仪X方向、Y方向和Z方向测微头的位置，使姿态检测爪的检测刀片与探头前端测量针另一端的外表面接触，记录该接触点为第四个测量点，读取Y方向和Z方向测微头的位移值，分别记为y4和Z4；
[0046]
δy=y4
y3，δz=z4
z3[0047][0048][0049]
A.姿态精度计算:
[0050][0051]
其中，β
c
,λ
c
,α
c
分别为测试点I、ap的指令姿态的姿态角。
I，β
、美联社
I，γ
和ap
我，α
分别为测试点I的姿态角精度为同一姿态重复响应n次得到的姿态角的平均值，β。
j
,λ
j
,α
j
是第j个真实姿态的姿态角；
[0052]
B.姿态重复性的计算；
[0053][0054][0055][0056]
对于整个机器人的姿态精度和姿态重复性的评估，应选取上述测试点的姿态精度和姿态重复性的最差值。
[0057]
本发明的工业机器人位姿精度和位姿重复性检测装置及方法具有以下优点:
[0058]
(1)检测装置结构简单，便于携带，测量精度高，成本低；零件之间的安装方便快捷。
[0059]
(2)四轴测量仪操作方法简单，与激光跟踪仪等检测设备相比，不要求操作者有较高的技术水平。
[0060]
(3)快换定位装置安装和拆卸非常方便，有利于四轴测量仪的快速更换，提高检测效率。
附图简述
[0061]
图1是本发明整体结构的示意图。
[0062]
图2是四轴测量仪的结构示意图。
[0063]
图3是测量框架的结构示意图。
[0064]
图4是位置检测爪的示意性结构图。
[0065]
图5是姿态检测爪的示意性结构图。
[0066]
图6是快换定位套和底座的示意图。
[0067]
图7是快换定位套筒和底座的示意性剖视图。
[0068]
图纸参考编号:1
‑
用于测试的末端执行器，101
‑
探针接口板102
‑
配重，103
‑
配重螺钉，104
‑
测量针，105
‑
探针，2
‑
四轴测量仪，201
‑
测量仪器固定底座，202
‑
x轴移动平台，203
‑
x轴移动检测测量工具，204
‑
x轴夹紧装置，205
‑
y轴移动平台，206
‑
y轴移动检测测量工具，207
‑
r轴旋转平台，208
‑
r轴旋转检测测量工具，209
‑
r轴夹紧装置，210
‑
z轴千分尺立柱，211
‑
z轴移动平台，212
‑
z轴移动检测测量工具，213
‑
z轴夹紧装置，3
‑
样品针，4
‑
测量机架，401
‑
第一列402
‑
第二立柱403
‑
第三列，404
‑
第四列，405
‑
第五纵队，406
‑
第一安装基板407
‑
第二安装底板408
‑
基地，409
‑
加长杆，410
‑
定位板，411
‑
锁定手轮，5
‑
位置检测爪，501
‑
测量槽，502
‑
测量点，6
‑
姿态检测爪，601
‑
检测刀，602
‑
检测刀片，7
‑
快速更换定位装置，701
‑
定位套筒，8
‑
定位销
详细描述
[0069]
在下面的描述中，X轴移动平台202的移动方向作为空间坐标系的X轴方向，Y轴移动平台205的移动方向作为空间坐标系的Y轴方向，Z轴移动平台211的移动方向作为空间坐标系的Z轴方向。
[0070]
如图1所示
‑
如图7所示，工业机器人姿态精度和姿态重复性检测装置包括测试末端执行器1、测量架4和四轴测量仪2；测试末端执行器1包括探针接口板101、探针105和多个配重块102。探头接口板101的一侧固定连接到机器人端部的机械接口法兰，探头105固定连接到探头接口板101的另一侧，测量针104安装在探头105的尖端附近；平衡重块102对称并固定地连接到探头105的两侧。根据gb/的要求，配重块102可以根据被测工业机器人的100%额定载荷、50%额定载荷或10%额定载荷来选择。
[0071]
测量框架4包括安装底板、立柱和样品针3。这些柱分为第一柱401、第二柱402、第三柱403、第四柱404和第五柱405，它们都固定连接到安装底板。第二柱402具有与第三柱403相同的结构，并且其高度高于第一柱401的高度。第四柱404和第五柱405具有相同的结构，并且高度低于第一柱401的高度。第二列402、第三列403、第四列404和第五列405依次围成正方形结构，第一列401位于正方形的中心；样品标准针3可拆卸地安装在每个柱的顶部， 仅用于校准检测点和四轴测量仪2。可拆卸的连接方式可以方便样品标准针3的拆卸和组装，提高校准效率。
[0072]
当样品针3安装在第一列401的顶部时，针尖的位置标记为p1，当样品针3安装在第二列402的顶部时，标记为p2，当样品针3安装在第三列403的顶部时，标记为p3，当样品针3安装在第四列404的顶部时， 它被标记为p4，并且当样品针3安装在第五列405的顶部时。 快换定位套701安装在样品针3的底部。
[0073]
四轴测量仪2包括测量仪固定底座201、X轴千分尺工作台、Y轴千分尺工作台、R轴千分尺转盘和Z轴千分尺工作台；X轴千分尺工作台包括X轴千分尺工作台固定基座408、X轴可移动平台202和X轴移动检测测量工具203。X轴移动平台202和X轴测微台固定基座408形成移动副，可以通过滚动导轨和滑动导轨等连接结构实现。X轴运动检测测量工具203可以测量工业机器人在X轴上的位置。
偏差，X轴移动检测测量工具203包括固定部分和移动位移检测部分。X轴移动检测测量工具203的固定部分安装在X轴测微台固定基座408上，X轴移动检测测量工具203的移动位移检测部分安装在X轴移动平台202上。
[0074]
Y轴测微计工作台包括Y轴测微计工作台固定基座408、Y轴可移动平台205和Y轴移动检测测量工具206。Y轴移动平台205和Y轴测微仪工作台固定基座408形成移动副，可以通过滚动导轨和滑动导轨等连接结构实现。Y轴运动检测测量工具206可以测量工业机器人在Y轴上的位移偏差。Y轴移动检测量规206包括固定部分和移动位移检测部分。Y轴移动检测量规206的固定部分安装在Y轴测微计工作台固定基座408上，并且Y轴移动检测量规206的移动位移检测部分安装在Y轴移动平台205上。
[0075]
R轴测微转盘包括R轴测微转盘固定座408、R轴旋转平台207和R轴旋转检测量具208，R轴旋转平台207和R轴测微转盘固定座408之间形成旋转运动副，可以通过轴承等结构实现。在检测位置精度和重复性的过程中，当X轴、Y轴和Z轴的位移偏差测量遇到干扰时，可以通过R轴测微转盘调整测量点502的角度，以防止由于测试用末端执行器1的结构与四轴测量仪2的结构发生干扰而导致X轴、Y轴和Z轴的位移偏差无法测量。在检测姿态精度和重复性的过程中， R轴千分尺转台可用于测量工业机器人的位姿角。R轴旋转检测测量工具208包括固定部分和旋转位移检测部分。R轴旋转检测测量工具208的固定部分安装在R轴测微台的固定基座408上，R轴旋转检测测量工具208的移动位移检测部分安装在R轴旋转平台207上。
[0076]
Z轴千分尺工作台包括Z轴千分尺工作台立柱210、Z轴移动平台211和Z轴运动检测测量工具212，其中Z轴移动平台211和Z轴千分尺工作台立柱210构成移动副，可以通过滚动导轨和滑动导轨等连接结构实现，Z轴运动检测测量工具212可以测量工业机器人在Z轴的位移偏差。Z轴移动检测测量工具212包括固定部分和移动位移检测部分。Z轴移动检测测量工具212的固定部分安装在Z轴千分尺工作台固定基座408上，并且Z轴移动检测测量工具212的移动位移检测部分安装在Z轴移动平台211上。
[0077]
X轴千分尺工作台、Y轴千分尺工作台、R轴千分尺转盘和Z轴千分尺工作台的移动或旋转可以由手动、电动或其他伺服驱动。X轴千分尺工作台、Y轴千分尺工作台、R轴千分尺转盘和Z轴千分尺工作台的测量工具可以是机械测量工具，如测微头和千分表，或接触式或非接触式位移传感器。
[0078]
X轴千分尺工作台固定座408固定连接在测量仪器固定座201的顶部；Y轴测微台固定底座408固定连接在X轴移动平台202的顶部，Y轴移动平台205的移动方向垂直于X轴移动平台202的移动方向；R轴测微计转盘固定基座408固定连接到Y轴移动平台205的顶部；Z轴测微计立柱210固定连接到R轴旋转平台207的顶部，并且Z轴移动平台211的移动方向垂直于X轴移动平台202和Y轴移动平台205的移动方向， 分别是。X轴千分尺转台固定基座408可以与测量仪器固定基座201集成在一起。Y轴测微计转盘的固定基座408可以与X轴移动平台202集成在一起。R轴测微计转盘的固定基座408可以与Y轴移动平台205集成在一起。Z轴测微工作台的立柱210可以与R轴旋转平台207形成一体，X轴测微工作台、Y轴测微工作台和R轴测微转台的安装顺序和连接形式包括但不限于上述结构。
[0079]
X轴千分尺工作台、Y轴千分尺工作台和R轴千分尺转盘都设有供样品标准针3穿过的通孔。当校准四轴测量仪器2时，样品标准针3安装在四轴测量仪器2内部，并且通过样品标准针3的针尖校准测量点502。
[0080]
Z轴移动平台211上固定连接有位置检测爪5和姿态检测爪6，位置检测爪5上设有测量槽501，测量槽501的顶点作为测量点502，用于测量工业机器人在X轴、Y轴和Z轴上的位移偏差；姿态检测爪6上安装有检测刀601，检测刀601的上平面水平设置，检测刀601的侧面倾斜设置，检测刀601的侧面与上平面之间的夹角为锐角，检测刀601的上平面与侧面的结合处形成直线形检测刀片602，用于测量工业机器人的姿态角。
[0081]
进一步地，在配重块102的圆周方向上均匀设置有多个螺纹孔，这些螺纹孔可用于安装配重块螺钉103或增加配重块102的数量，然后固定配重块螺钉103，额外安装的配重块螺钉103或配重块102可用于调整配重块质量和质心位置。
[0082]
进一步地，X轴测微工作台还包括X轴导轨，X轴运动检测量具203的固定部分采用X轴测微头，X轴导轨安装在X轴移动平台202和X轴测微工作台固定座408之间，X轴夹紧装置204设置在X轴移动平台202和X轴测微工作台固定座408之间，当X轴夹紧装置204被锁定时， 可以限制四轴测量仪器2在X轴方向上的移动，X轴回位弹簧设置在X轴移动平台202和X轴测微台固定底座408之间，可以保持X轴移动平台202和X轴移动检测测量工具203一致，即X轴移动检测测量工具203的移动量与X轴移动平台202的移动量相同。
[0083]
Y轴测微工作台包括Y轴导轨，Y轴运动检测测量工具206的固定部分采用Y轴测微头。Y轴导轨安装在Y轴移动平台205和Y轴测微仪工作台固定底座408之间，Y轴夹紧装置设置在Y轴移动平台205和Y轴测微仪工作台固定底座408之间。当Y轴夹紧装置被锁定时，它可以限制四轴测量仪器2在Y轴方向上的移动。Y轴回位弹簧设置在Y轴移动平台205和Y轴测微台固定底座408之间，可以保持X轴移动平台202与Y轴移动检测量具206一致，即Y轴移动检测量具206的移动量与Y轴移动平台205的移动量相同。
[0084]
R轴千分尺转盘固定座408和R轴旋转平台207之间设置有R轴夹紧装置209，R轴旋转检测量具208的固定部分采用R轴测微头，R轴回位装置设置在R轴千分尺转盘固定座408和R轴旋转平台207之间，可以保持R轴旋转平台207与R轴旋转检测量具208一致，即R轴旋转量
[0085]
Z轴测微台包括Z轴导轨，Z轴运动检测测量工具212的固定部分采用Z轴测微头。Z轴导轨安装在Z轴移动平台211和Z轴千分尺工作台立柱210之间，Z轴夹紧装置213设置在Z轴移动平台211和Z轴千分尺工作台立柱210之间。当Z轴夹紧装置213被锁定时，它可以限制四轴测量仪器2在Z轴方向上的移动。Z轴移动平台211和Z轴千分表立柱210之间设置有Z轴回位弹簧，可以保持Z轴移动平台211和Z轴移动检测量具212一致，即Z轴移动检测量具212的移动量与Z轴移动平台211的移动量相同。
[0086]
进一步地，测量架4还包括三个水平设置的三角形定位板410，定位板410的顶点设有与立柱相匹配的定位孔。安装底板包括第一安装底板406和两个第二安装底板407，立柱包括底座408和延伸杆409，延伸杆409可以是零个、一个或多个，延伸杆409不安装在第四立柱404和第五立柱405上。
[0087]
底座408和延伸杆409均为中空结构，底座408和延伸杆409、延伸杆409和延伸杆409通过柱接头可拆卸地固定连接；第二立柱402的底座408和第五立柱405的底座408固定连接到第二安装板上，并且第三立柱403的底座408和第四立柱404的底座408是固定的。
连接到另一个第二安装板，并且第一立柱401的基座408固定地连接到第一安装板；第一定位板410通过其上的定位孔固定安装在第一立柱401、第二立柱402和第三立柱403的外圆上。第二定位板410通过其上的定位孔固定安装在第一立柱401、第四立柱404和第五立柱405的外圆上。第三定位板410通过定位板410上的定位孔固定安装在第一立柱401、第二立柱402和第三立柱403的外圆上，第三定位板410位于第一定位板410的上方。定位板410可以确定立柱的安装位置，增强立柱之间的稳定性，并确保测量结果的准确性。
[0088]
进一步地，立柱接头的顶部和底部设有开口结构的定位槽，底座408的顶部和延伸杆409的两端设有与定位槽相配合的定位孔，定位槽与定位孔的配合处设有定位销8，底座408和延伸杆409设有用于锁紧立柱接头的锁紧手轮411。
[0089]
当立柱接头插入底座408或接长杆409时，定位销8可以插入立柱接头的定位槽和底座408或接长杆409上的定位孔中，以限制立柱接头在水平方向上的转动，然后用锁紧手轮411抵住立柱接头的侧壁，以限制立柱接头在垂直方向上的运动。柱接头位置限定后，上下连接部位也限定，即底座408。
[0090]
拆卸立柱时，只需松开锁紧手轮411即可拉出立柱接头，拆卸时不需要操作定位销8，方便了立柱的拆卸。
[0091]
进一步地，四轴测量仪2的测量仪固定座201的底部与快换定位装置7固定连接，快换定位装置7包括定位套701，定位套701与立柱的连接方式与立柱接头与底座408或伸缩杆409的连接方式相同。定位套701上设有开口结构的定位槽，立柱顶端设有与定位槽相配合的定位孔，定位槽与定位孔的配合处设有定位销8，立柱上设有定位销8。
[0092]
当定位套701插入立柱顶部时，定位销8可以插入定位套701的定位槽和柱的定位孔中，以限制定位套701在水平方向上的转动，然后可以用锁紧手轮411抵靠定位套701的侧壁，以限制定位套701在垂直方向上的移动。在定位套701的位置受到限制后，与定位套701固定连接的四轴测量仪2也受到同样的限制，即四轴测量仪2稳定地安装在立柱上。
[0093]
四轴测量仪2需要完成P1到P5五个测试点的参数检测。更换四轴测量仪2的立柱时，只需松开锁紧手轮411即可将四轴测量仪2取下，拆卸更换时不需要操作定位销8，使得四轴测量仪2的更换简单快捷，提高了检测效率。
[0094]
本发明涉及一种工业机器人位姿精度和位姿重复性检测方法，包括以下测试步骤:
[0095]
1)安装末端执行器1进行测试。
[0096]
测试用末端执行器1的探头接口板101固定安装在待测工业机器人末端的机械接口法兰上，探头105安装在探头接口板101上，配重块102对称固定连接在探头105的两侧；在配重块102外围设置的螺孔可以用来增加配重螺丝103或增加配重块102的数量，然后用配重螺丝103固定，增加的配重螺丝103或配重块102可以用来调整配重的重量和质心位置。根据gb/的要求，配重102可以根据被测工业机器人的100%额定载荷、50%额定载荷或10%额定载荷来选择；
[0097]
2)安装测量架4
[0098]
将测量架4的安装底板安装在测量工作台的平面上；第一柱401 ~第五柱405固定连接在安装底板上，各柱位置满足gb/的要求，使具体化的测试立方体位于机器人工作空间预期应用最多的部分；使测试立方体的边缘平行于机器人的框架坐标系；第一列401的中心线位于机器人基座的坐标系平面上；
[0099]
3)校准测试点。
[0100]
将样品标准针3安装到测量架4的第一个立柱401的顶部，移动机器人使末端执行器1上用于测试的探针105的尖端与样品标准针3的尖端接触，完成p1点的校准；
[0101]
以p1点为基础，根据GB/test cube和test point的判定原则，计算出其他测试点p2、p3、p4、p5在机器人框架坐标系中的坐标，作为编写测试动作时的命令位置。
[0102]
将样品标准针3依次安装到测量架4的第二列402 ~第五列405的顶部，使样品标准针3的针尖分别代表测试点P2 ~ P5，示教移动机器人，使测试末端执行器1上的探针105的针尖与样品标准针3的针尖接触。 完成测试点P2 ~ P5的标定，并与计算出的指令位置进行比较，计算出相应的偏差值，作为后期数据处理的第一误差。
[0103]
4)校准四轴测量仪2。
[0104]
将样品针3装入四轴测量仪2中，将位置检测爪5上测量槽501的测量点502对准样品针3的针尖，分别读取四轴测量仪2上X、Y、Z方向测微头的读数，作为后续数据处理的第二误差补偿值；
[0105]
5)位置精度和位置重复性的测量
[0106]
在自动控制模式下，使机器人测试用末端执行器1以gb/要求的速度以固定姿态移动到待测位置，然后暂停；将四轴测量仪2安装在与待测点对应的立柱顶部，保证四轴测量仪2的X、Y、Z方向与待测工业机器人的框架坐标系平行；分别调整四轴测量仪2的X方向、Y方向和Z方向测微头的位置，使测量点502与机器人测试用末端执行器1上的探针105的尖端接触，分别读取X方向、Y方向和Z方向测微头的位移值；从X方向的位移值中减去第一误差补偿值和第二误差补偿值， y方向和Z方向测微头分别获取待测工业机器人在测试点的位置偏差值δx、δy和δZ；按照gb/推荐的顺序和循环测量的次数，分别对测试点进行测量，得到每个测试点的位置偏差值δx。
j
，δy
j
，δz
j
；
[0107]
A.测试点位置精度的计算:
[0108][0109]
其中I代表第I个测试点，
[0110][0111]
其中n是循环次数；
[0112]
应选择AP1至AP5的最差数据作为待测机器人整体的位置精度；
[0113]
B.测试点位置重复性的计算:
[0114][0115]
式中，I代表第I个测试点，
[0116][0117][0118][0119]
6)姿态精度和姿态重复性测量
[0120]
在自动控制下，机器人测量用末端执行器以gb/要求的速度以固定姿态移动到待测位置，然后暂停；将四轴测量仪2安装在与待测点对应的立柱顶部，保证四轴测量仪2的X、Y、Z方向与待测工业机器人的框架坐标系平行；
[0121]
调整四轴测量仪2的X方向、Y方向和Z方向测微头的位置，使姿态检测爪6上的检测刀片602与探头105前端的圆柱面接触，记录该接触点为第一个测量点，分别读取X方向和Z方向测微头的位移值，记为x1和Z1；将R轴千分尺转盘旋转90度，保持Z方向千分尺的位置不变，调整Y方向千分尺的位置，使姿态检测爪6的检测刀片602与测量末端执行器上探头105前端的圆柱面接触，读取Y方向千分尺的位移值，记为y1；再次调整四轴测量仪2的Y方向和Z方向测微头的位置， 使姿态检测爪6的检测片602与探头105前端圆柱面上的另一任意点接触，该接触点记录为第二测量点，该点应远离第一测量点，读取Y方向和Z方向测微头的位移值，分别记为y2和Z2；将R轴千分尺转盘旋转90度，即将R轴千分尺转盘转回初始位置，保持Z方向千分尺头位置不变。调整X方向测微头的位置，使姿态检测爪6的检测叶片602接触探头105前端的圆柱面，读取X方向测微头的位移值，记为x2。
[0122]
δx
我
=x2
x1，δy
我
=y2
y1，δz
我
=z2
z1[0123]
其中I代表第I个测试点；
[0124]
根据rpy角度计算:
[0125]
俯仰角偏转角滚动角α = θ 6 [0126]
其中θ6表示机器人手腕的机械接口凸缘的旋转角度；
[0127]
滚动角α的测量和计算:
[0128]
将R轴千分尺旋转偏转角γ。
我
调整四轴测量仪2的X方向、Y方向和Z方向测微头的位置，使姿态检测爪6的检测刀片602与探头105前端的测量针104一端的圆柱面接触，记录该接触点为第三个测量点，读取Y方向和Z方向测微头的位移值，分别记为y3和Z3；调整四轴测量仪2的X方向、Y方向和Z方向测微头的位置，使姿态检测爪6的检测刀片602与探头105前端的测量针104另一端的外表面接触，记录该接触点为第四个测量点，读取Y方向和Z方向测微头的位移值，分别记为y4和Z4；
[0129]
δy=y4
y3，δz=z4
z3[0130][0131]
[0132]
A.姿态精度计算:
[0133][0134]
其中，β
c
,λ
c
,α
c
分别为测试点I、ap的指令姿态的姿态角。
I，β
、美联社
I，γ
和ap
我，α
分别为测试点I的姿态角精度为同一姿态重复响应n次得到的姿态角的平均值，β。
j
,λ
j
,α
j
是第j个真实姿态的姿态角；
[0135]
B.姿态重复性的计算；
[0136][0137][0138][0139]
对于整个机器人的姿态精度和姿态重复性的评估，应选取上述测试点的姿态精度和姿态重复性的最差值。
[0140]
上述实施例只是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员无需创造性劳动而获得的所有其他实施例都属于本发明的保护范围。
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