[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

本發明涉及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，執行器主要由定位調整板、升降電缸、激光位移傳感器、夾爪機構、連接法蘭、基座、驅動電機、固定連桿、鉸鏈構成。定位調整板和零件的定位面貼合后，能夠通過幾何結構獲取零件定位面和安裝面的相對位置幾何關系。四個激光位移傳感器能夠判斷被裝配面的型面實際姿態和法向，定位調整板能夠在升降電缸的作用下按照實際配合型面的姿態完成零件安裝面角度的調整，保證零件安裝面和被裝配面的法向近似一致性。該末端執行器安裝在多關節機器人末端，能夠完成零件自動抓取、零件姿態的調整，完成零件的自動定位，保證零件和被裝配面之間的裝配間隙值，提高零件裝配的質量和效率。

技術領域

本發明涉及一種自動抓取及位姿調整的機器人末端執行器裝置，用于零件裝配時被自動抓取、姿態的調整等，屬于裝配制造技術領域。

背景技術

運載火箭等箭體艙段部件為柱形或錐形薄壁回轉體結構，在艙段內壁或外壁上安裝裝配有支架類零件。目前零件完全采用人工劃線、定位等操作方式進行裝配。為實現支架類零件自動化裝配，在關節臂機器人基礎上，研制支架類零件自動抓取及位姿調整的機器人末端執行器。箭體艙段具有一定的變形，因此艙段上和零件的配合面和理論值具有一定偏差，而目前自動抓取機構不能夠對實際的配合面變形量進行判斷并對零件的姿態進行調整，造成兩者配合質量差，產生較大的裝配間隙和干涉。

另外，部分零件配合面和定位面并不近似平行，因此在回轉體艙段內部自動調整并裝配零件時，末端執行器調整的姿態幅度較大，會和產品發生干涉。這就要求末端執行器上具備零件姿態大角度的調整機構，而末端執行器本身作微量調整，滿足回轉體艙段內部零件的定位空間要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種支架類零件自動抓取及位姿調整的機器人末端執行器，

為解決以上問題，本裝置的具體技術方案如下：一種自動抓取及位姿調整的機器人末端執行器，包括定位調整板、升降電缸、激光位移傳感器、夾爪機構、連接法蘭、基座、電機、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固連，另外一個連桿組件連接升降電缸的輸出端，激光位移傳感器安裝在夾爪機構上，激光發射方向朝向待抓取物件方向，用于測量被裝配面的實際型面；夾爪機構通過滑軌的形式安裝在定位調整板的兩側，通過兩側夾緊的方式將待抓取物件夾持，通過電機驅動升降電缸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。

進一步的，所述的抓取定位面板型面與待抓取物件的定位平面貼合。

進一步的，所述的連桿組件包括固定連桿和鉸鏈；定位調整板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，固定連桿和定位調整板能夠繞鉸鏈軸線進行回轉運動。

進一步的，所述的夾爪機構包括兩個夾爪、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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

一種所述的末端執行器的調整方法，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；