[發明專利]基于慣性測量的裝配系統及裝配方法

有效

• 申請號: 201611241576.2
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106584463B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 滕承武;王健;吳天文;劉漫賢;陳思安;丁丁;薛大釗
• 申請（專利權）人: 南京天祥智能設備科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B23P19/00
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫

本發明涉及測量裝置技術領域，具體涉及一種基于慣性測量的裝配系統及裝配方法。本發明旨在解決在位姿測量裝置放置空間不足或無法固定的情況下，人工裝配精度差、效率低的問題。本發明的基于慣性測量的裝配系統包括采集部、數據處理單元以及執行機構。采集部用于按照設定順序采集待裝配件的第一位姿信息、對接件的第二位姿信息以及執行機構的第三位姿信息，數據處理單元用于基于第一位姿信息、第二位姿信息以及第三位姿信息計算出結果位姿信息，執行機構用于基于結果位姿信息，將待裝配件匹配安裝至對接件。通過數據處理單元對采集部獲得的信息進行處理，執行機構基于處理結果將待裝配件安裝至對接件，可以完成待裝配件與對接件的高精度裝配。

技術領域

本發明涉及測量裝置技術領域，具體涉及一種基于慣性測量的裝配系統及裝配方法。

背景技術

現代化生產過程中，借助機器人進行輔助裝配作業已非常普遍。通常的機器人輔助裝配，以機械臂輔助裝配為例，首先測量機械臂在初始狀態下的初始位姿以及機械臂在完成裝配時的裝配位姿，并且根據初始位姿與裝配位姿設定機械臂的運動軌跡，然后機械臂帶動放置在其末端的待裝配件按照設定好的運動軌跡運動，最終實現待裝配件與對接件的準確連接?？梢?，準確測量初始位姿與裝配位姿是設定機械臂運動軌跡的重要前提，裝配位姿測量的準確性直接影響裝配成功率與裝配精度。

目前，多數生產線采用固定位姿的方式進行裝配。仍以機械臂裝配為例，在這種方式下，待裝配件與對接件均被約束在固定位置，機械臂的初始位姿和裝配位姿都是相對固定的，此時機械臂能以固定的運動軌跡完成裝配。當待裝配件或對接件其中一方的位置或姿勢不確定時，也就是說機械臂的初始位姿或裝配位姿不確定時，通常先采用位姿測量裝置測量不確定的位姿，在這種情況下，將位姿測量裝置(如雙目視覺相機等)固定在位姿相對確定的一方，獲取位姿不確定一方的圖像，并通過圖像特征識別等方式計算出待裝配件與對接件的確定位姿關系，最終生成運動軌跡引導機械臂完成裝配作業。

但是上述情況只適用于裝配空間足夠，而且位姿測量裝置容易固定的情況。當出現待裝配件與對接件之間初始的相對位姿無法確定，并且兩者之間間空間狹小，除裝配點以外的表面不能接觸或添加標記的情況下，通常只能采用人工操作機械臂的方式進行裝配。在此種情況下，操作員需要時刻觀察待裝配件或對接件的位姿，通過不斷調整機械臂的運動方向和運動角度，來實現最終裝配。這種裝配方式不僅對操作員的操作要求高，而且裝配精度差、效率低。

相應地，本領域需要一種新的裝配系統及裝配方法來解決上述問題。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決在位姿測量裝置放置空間不足或無法固定的情況下，采用人工裝配，裝配精度差、效率低的問題，本發明提供了一種基于慣性測量的裝配系統，用于將待裝配件匹配安裝至對接件，該裝配系統包括采集部、數據處理單元以及執行機構。其中，所述采集部用于按照設定的順序采集所述待裝配件的第一位姿信息、所述對接件的第二位姿信息以及所述執行機構的第三位姿信息；其中，所述數據處理單元用于基于所述第一位姿信息、所述第二位姿信息以及所述第三位姿信息計算出結果位姿信息；其中，所述執行機構用于基于所述結果位姿信息，將所述待裝配件匹配安裝至所述對接件。

在上述基于慣性測量的裝配系統的優選技術方案中，所述采集部包括殼體以及設置于所述殼體上的至少一個安裝結構，所述采集部能夠通過所述至少一個安裝結構與所述待裝配件、所述對接件以及所述執行機構分別連接，進而按照設定的順序依次采集所述第一位姿信息、所述第二位姿信息以及所述第三位姿信息。

在上述基于慣性測量的裝配系統的優選技術方案中，所述殼體上還設置有測量芯片，所述測量芯片上至少具有陀螺儀和加速度計，其中，所述陀螺儀至少能夠獲取所述采集部的角度信息；其中，所述加速度計至少能夠獲取所述采集部的速度信息；采集的所述角度信息和速度信息形成所述第一位姿信息、所述第二位姿信息和所述第三位姿信息。