[發明專利]一種自動抓取及位姿調整的機器人末端執行器及調整方法

有效

• 申請號: 201810494038.7
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108638103B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 王新;李蘭柱;王愛春;宋彰桓;侯博;辛紅
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J19/02;B25J13/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

1.一種自動抓取及位姿調整的機器人末端執行器，其特征在于：包括定位調整板(1)、升降電缸(2)、激光位移傳感器(3)、夾爪機構(4)、連接法蘭(5)、基座(6)、電機(7)、連桿組件；通過連接法蘭將整個末端執行器與機器人連接；

定位調整板(1)包括一個抓取定位面板和固定在該面板一面上的兩個支腿，兩個支腿的自由端分別連接連桿組件，其中一個連桿組件與基座(6)固連，另外一個連桿組件連接升降電缸(2)的輸出端，激光位移傳感器(3)安裝在夾爪機構上，激光發射方向朝向待抓取物件(10)方向，用于測量被裝配面的實際型面；夾爪機構(4)通過滑軌的形式安裝在定位調整板(1)的兩側，通過兩側夾緊的方式將待抓取物件夾持，通過電機(7)驅動升降電缸(2)控制連桿組件調整定位面板的角度，使待抓取物件與被裝配面的實際型面相匹配。

2.根據權利要求1所述的末端執行器，其特征在于：所述的抓取定位面板型面與待抓取物件的定位平面貼合。

3.根據權利要求1所述的末端執行器，其特征在于：所述的連桿組件包括固定連桿(8)和鉸鏈(9)；定位調整板(1)的兩個支腿自由端以及固定連桿的一端均設置圓孔結構，用于安裝鉸鏈(9)，固定連桿(8)和定位調整板(1)能夠繞鉸鏈(9)軸線進行回轉運動。

4.根據權利要求1所述的末端執行器，其特征在于：所述的夾爪機構(4)包括兩個夾爪、T型導軌座；兩個夾爪結構對稱，底部和T型導軌座上的導軌槽配合實現直線移動。

5.根據權利要求1或4所述的末端執行器，其特征在于：所述的末端執行器適用于支架類零件，所述的支架類零件具有支腿結構，包括定位平面、被裝配型面，定位平面和被裝配型面間具有相對準確的幾何結構關系。

6.根據權利要求5所述的末端執行器，其特征在于：夾爪夾持長度為l，夾持寬度為d，應滿足下述條件5R₁≥l≥3R₁，d≥1/2d₁，d₁為零件寬度；所述的R₁為支架類零件上的圓角半徑。

7.根據權利要求1所述的末端執行器，其特征在于：所述的激光位移傳感器為四個，安裝位置相對抓取定位面板的中心對稱分布。

8.一種權利要求1所述的末端執行器的調整方法，其特征在于步驟如下：

第一步，通過機器人控制系統控制末端執行器的定位調整板的抓取定位面板貼合待抓取物件的抓取面；

第二步，控制夾爪機構從兩側將待抓取物件夾持，并移動到待安裝位置；

第三步，激光位移傳感器測量待安裝位置處被裝配面的實際型面，將實際型面數據發送至機器人控制系統；

第四步，機器人控制系統根據接收到的實際型面數據結合當前末端執行器的位置，計算需要調整的定位面板的角度，將該角度值根據連接組件與定位調整板的相對位置關系，轉化成升降電缸的驅動指令，升降電缸根據該驅動指令進行驅動進而完成上述角度調整。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于：在第一步前通過驅動電機驅動升降電缸，使定位調整板的抓取定位面處于0°，即定位調整板與連接法蘭軸線垂直。

10.根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述的計算需要調整的定位面板的角度通過下述方式實現：

首先，通過激光位移傳感器反饋的測量數據擬合出四個測量點幾何中心的法向；

然后，將擬合得到的法向與當前末端執行器的法向進行比較，二者之間的角度即為需要調整的定位面板的角度；所述的當前末端執行器的法向為定位調整板的抓取定位面的法向。