[發明專利]工業機器人進行軸孔裝配的方法及其系統

在審

• 申請號: 201710558197.4
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107186460A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 林俐;賀丁一;鄧洪潔;王效杰;游嘉偉
• 申請（專利權）人: 上海新時達電氣股份有限公司;上海新時達機器人有限公司
• 主分類號: B23P19/00
• 分類號: B23P19/00;B25J9/16;B25J13/00
• 代理公司: 上海華祺知識產權代理事務所31247
• 代理人: 劉衛宇

技術領域

本發明涉及用工業機器人進行軸孔裝配的方法及其系統。

背景技術

當前在我國仍有大量重復而繁瑣的裝配工作采用人工完成，人工裝配的成本高昂而工作效率低，正逐漸被自動化設備如機器人所替代。隨著機器人裝配系統的應用深入，其面臨的問題也越來越復雜，這也對機器人裝配系統提出了更高的要求，例如一些高精度高要求的軸孔裝配作業，需時刻控制裝配過程中零件的受力情況，防止裝配工件及配套設施的損壞。

目前，已有對裝配軸與裝配孔之間的接觸力向量進行控制的機器人裝配系統見諸于公開文獻。公開號CN104625676A的專利公開了一種軸孔裝配工業機器人系統及其工作方法，該工業機器人為了使裝配軸與裝配孔能夠按照設定好的接觸力向量進行接觸，在機器人手臂的末端與夾持裝置之間設置了力覺傳感器，從而增加了產品的制造成本。此外，該機器人裝配系統對末端接觸力向量的誤差是通過電機速度環輸入進行補償的，控制過程存在一定的延遲，從而會對裝配工件產生一定的沖擊，甚至造成裝配工件的損壞。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種工業機器人進行軸孔裝配的方法，其能以較低的成本實現精確控制軸孔裝配過程中裝配軸與裝配孔之間的接觸力向量，而且接觸力向量控制的響應速度快。

本發明所要解決的又一技術問題在于提供一種軸孔裝配的工業機器人系統。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

本發明提供了一種工業機器人進行軸孔裝配的方法，工業機器人的所有關節均設有關節力矩傳感器，該工業機器人進行軸孔裝配的方法包括將裝配軸插入裝配孔的步驟，在將裝配軸插入裝配孔的步驟中，工業機器人的控制器將裝配軸與裝配孔之間的接觸力向量與設定好的接觸力向量相比較得到力誤差值，并根據力誤差值實現接觸力向量的反饋控制，以使裝配軸與裝配孔能夠按照設定好的接觸力向量進行接觸，其中，控制器是根據各個關節力矩傳感器測量到的力矩值通過計算得到裝配軸與裝配孔之間的接觸力向量。

本發明還提供了軸孔裝配的工業機器人系統，包括工業機器人、控制器、末端夾持裝置、裝配工件以及裝配軸，裝配工件設有裝配孔；工業機器人的所有關節均設有關節力矩傳感器，各個關節力矩傳感器將測量到的力矩值發送給所述控制器，其中，控制器用于根據各個關節力矩傳感器測量到的力矩值通過計算得到裝配軸與裝配孔之間的接觸力向量，將裝配軸與裝配孔之間的接觸力向量與設定好的接觸力向量相比較得到力誤差值，并根據力誤差值實現接觸力向量的反饋控制，以使裝配軸與裝配孔能夠按照設定好的接觸力向量進行接觸。

采用上述技術方案后，本發明至少具有以下優點：

1、本發明的實施例使用關節力矩傳感器測量各關節的輸出力矩，并用該力矩值來計算裝配軸與裝配孔之間的接觸力向量，控制工業機器人運動，在環境變化未知、裝配軸孔誤差未知的情況下，使裝配軸與裝配孔能夠按照設定好的接觸力向量進行接觸，完成軸孔裝配任務。由于不用安裝專門用于測量裝配軸與裝配孔之間的接觸力向量的力覺傳感器，因而降低了制造成本；

2、本發明的實施例直接對機器人的控制電機的伺服力矩環進行控制，從而大幅提高了接觸力向量控制的響應速度，避免了控制過程中可能產生的沖擊，減少了對裝配工件及配套設施的損壞。

附圖說明

圖1示出了根據本發明的用于軸孔裝配的工業機器人系統的一個實施例的結構示意圖。

圖2示出了根據本發明一實施例的關節力矩傳感器與控制器的連接示意框圖。

圖3示出根據本發明一實施例的工業機器人進行軸孔裝配的方法中的搜孔路徑的示意圖。

圖4示出了根據本發明一實施例的工業機器人進行軸孔裝配的方法的接觸力向量控制框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做出進一步說明。

請參考圖1和圖2。根據本發明一實施例的軸孔裝配的工業機器人系統，包括工業機器人1、控制器21、示教器22、伺服驅動器23、末端夾持裝置3、裝配平臺4、裝配工件5以及裝配軸6。

工業機器人1的底座固定在裝配作業工位上。控制器21設置在控制柜7中。末端夾持裝置3設置在工業機器人1的手臂末端，用于夾持裝配軸6。裝配工件5設置在裝配平臺4上，裝配工件5設有裝配孔50。工業機器人1的所有關節均設有關節力矩傳感器11，用以測量每個關節的輸出力矩。各個關節力矩傳感器11的輸出端分別與控制器21的輸入端電連接，用以將測量到的力矩值發送給控制器21。控制器21的輸出端與伺服驅動器23的輸入端連接，伺服驅動器23控制器各關節伺服電機。