[發(fā)明專利]六維力傳感器裝配機(jī)械手姿態(tài)及力的控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710045617.5
• 申請(qǐng)日: 2007-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN101116968A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李彥明;劉成良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B25J13/00;B25J19/00
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1、一種六維力傳感器裝配機(jī)械手姿態(tài)及力的控制方法，其特征在于，包括以下兩個(gè)步驟：

第一步，建立三聯(lián)桿并聯(lián)操作平臺(tái)

所述三聯(lián)桿并聯(lián)操作平臺(tái)包括上平臺(tái)、下平臺(tái)、調(diào)整作動(dòng)臂，上平臺(tái)和下平臺(tái)為平板，調(diào)整作動(dòng)臂為可軸向伸縮的套筒機(jī)構(gòu)，調(diào)整作動(dòng)臂通過(guò)球鉸鏈與上平臺(tái)和下平臺(tái)連接，上平臺(tái)固定為機(jī)架，通過(guò)調(diào)整作動(dòng)臂的伸縮變化實(shí)現(xiàn)下平臺(tái)的姿態(tài)調(diào)整，在三聯(lián)桿并聯(lián)操作平臺(tái)的下平臺(tái)上安裝一個(gè)六維力傳感器，六維力傳感器下邊安裝指爪式夾持機(jī)械手，夾持機(jī)械手上安裝微動(dòng)開關(guān)作為工件夾持感知系統(tǒng)；

第二步，根據(jù)三聯(lián)桿并聯(lián)操作平臺(tái)中六維力傳感器的輸出通過(guò)調(diào)整控制下平臺(tái)位姿實(shí)現(xiàn)對(duì)工件姿態(tài)及裝配力的控制

機(jī)械手夾牢工件后，微動(dòng)開關(guān)和六維力傳感器檢測(cè)工件姿態(tài)及裝配力并傳送到工業(yè)控制機(jī)，經(jīng)工業(yè)控制機(jī)處理后變?yōu)榭刂浦噶畎l(fā)送到運(yùn)動(dòng)控制卡，運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出的運(yùn)動(dòng)指令經(jīng)放大器驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，在工件姿態(tài)調(diào)整過(guò)程中作動(dòng)臂的調(diào)節(jié)位置反饋給工業(yè)控制機(jī)，經(jīng)PID控制實(shí)現(xiàn)作動(dòng)臂動(dòng)作的精密控制，這樣，根據(jù)六維力傳感器的輸出不斷調(diào)整并聯(lián)平臺(tái)三個(gè)作動(dòng)臂的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)工件裝配姿態(tài)精密自動(dòng)調(diào)整。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的六維力傳感器裝配機(jī)械手姿態(tài)及力的控制方法，其特征是，所述的微動(dòng)開關(guān)和六維力傳感器檢測(cè)工件姿態(tài)及裝配力，是指：當(dāng)機(jī)械手緊密抓取工件時(shí)，機(jī)械手上安裝的微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，輸出信號(hào)，表示機(jī)械手與工件成為一體，通過(guò)調(diào)整并聯(lián)平臺(tái)三個(gè)作動(dòng)臂可實(shí)現(xiàn)工件姿態(tài)的調(diào)整；裝配過(guò)程中工件與裝配殼體之間的作用力及變形通過(guò)下平臺(tái)上安裝的六維力傳感器輸出，六維力傳感器輸出表示三個(gè)扭矩和三個(gè)力分量，分別表示裝配過(guò)程中工件所受外部扭矩及力。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的六維力傳感器裝配機(jī)械手姿態(tài)及力的控制方法，其特征是，所述工件裝配姿態(tài)精密自動(dòng)調(diào)整，是指：

(1)確定工件姿態(tài)調(diào)整方向；

(2)確定工件姿態(tài)調(diào)整實(shí)現(xiàn)的并聯(lián)平臺(tái)作動(dòng)臂單位調(diào)整量；

(3)各作動(dòng)臂長(zhǎng)度按(2)所述調(diào)整量進(jìn)行調(diào)整；

(4)檢測(cè)六維力傳感器輸出，重復(fù)(1)到(3)直到工件姿態(tài)及受力滿足要求。

4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的六維力傳感器裝配機(jī)械手姿態(tài)及力的控制方法，其特征是，所述的工件姿態(tài)，其方向與所受力及扭矩矢量方向相反，工件所收力及扭矩由六維力傳感器檢測(cè)，六維力傳感器輸出X，Y，Z三個(gè)方向的力及繞X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向的扭矩，工件姿態(tài)調(diào)整方向?yàn)楣ぜ芰芭ぞ厥噶康姆捶较颉?/p>

5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的六維力傳感器裝配機(jī)械手姿態(tài)及力的控制方法，其特征是，所述的工件姿態(tài)調(diào)整，記憶當(dāng)前姿態(tài)下并聯(lián)平臺(tái)各作動(dòng)臂長(zhǎng)度以及并聯(lián)平臺(tái)下平臺(tái)當(dāng)前姿態(tài)參數(shù)，加上工件姿態(tài)調(diào)整所需單位變形姿態(tài)得到新的并聯(lián)平臺(tái)下平臺(tái)的目標(biāo)姿態(tài)。

6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的六維力傳感器裝配機(jī)械手姿態(tài)及力的控制方法，其特征是，所述的并聯(lián)平臺(tái)作動(dòng)臂單位調(diào)整量，是指：通過(guò)矩陣變換確定得到并聯(lián)平臺(tái)下平臺(tái)的目標(biāo)姿態(tài)所需的并聯(lián)平臺(tái)各作動(dòng)臂長(zhǎng)度，與記憶當(dāng)前姿態(tài)下并聯(lián)平臺(tái)各作動(dòng)臂長(zhǎng)度相減，即可得到并聯(lián)平臺(tái)各作動(dòng)臂的調(diào)整量。

7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的六維力傳感器裝配機(jī)械手姿態(tài)及力的控制方法，其特征是，所述的步驟(3)，是指：控制器對(duì)長(zhǎng)度需要調(diào)整的作動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出控制指令，通過(guò)位置-速度雙閉環(huán)實(shí)現(xiàn)作動(dòng)臂長(zhǎng)度調(diào)整的精確控制。