[發(fā)明專利]自動擰螺釘機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010227550.2
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111250972B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張偉軍;馮家波;楊保佳
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23P19/06
• 分類號: B23P19/06;B25J5/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種基于自動擰螺釘機器人的自動擰螺釘方法，其特征在于，所述的自動擰螺釘機器人包括：三自由度機械手、導向輪裝置、平臺框架和車輪裝置，其中：三自由度機械手設(shè)置于平臺框架上，車輪裝置設(shè)置于平臺框架下，導向輪裝置設(shè)置于平臺框架上并與車輪裝置相連，用于提供方向?qū)颍?/p>

所述的三自由度機械手包括：X向平移機構(gòu)、Y向平移機構(gòu)、Z向平移機構(gòu)和自動擰螺釘機構(gòu)，其中：X向平移機構(gòu)、Y向平移機構(gòu)和Z向平移機構(gòu)分別以車輪行駛為X軸、Y軸和Z軸的方向設(shè)置，Z向平移機構(gòu)設(shè)置于平臺框架上，Y向平移機構(gòu)設(shè)置于Z向平移機構(gòu)上，X向平移機構(gòu)設(shè)置于Y向平移機構(gòu)上，自動擰螺釘機構(gòu)與X向平移機構(gòu)相連；

所述的導向輪裝置包括：自上而下依次設(shè)置的偏心軸、偏心調(diào)整鎖緊盤、偏心機構(gòu)、底輪支架和第二軸端擋板，其中：偏心軸通過偏心調(diào)整鎖盤與偏心機構(gòu)鎖緊并貫穿偏心機構(gòu)，底輪支架設(shè)置于偏心機構(gòu)下并設(shè)置于偏心軸底部與偏心軸活動連接，底輪支架與平臺框架相連，第二軸端擋板設(shè)置于底輪支架下；

所述的自動擰螺釘方法，通過設(shè)置機器人按照預設(shè)步長間隔在箱體內(nèi)移動或由外部人員操作實現(xiàn)運動；攝像頭在移動完成后，獲取該步長間隔內(nèi)的圖像；通過基于螺釘頭形狀的模板匹配算法識別螺釘頭，并計算螺釘頭的平面位置；三自由度機械手運動到識別的螺釘頭位置；電動螺絲刀頭慢速旋轉(zhuǎn)與識別的螺釘對接，對接成功的標志為：a.螺絲刀的Z向位置和設(shè)定的目標位置誤差在1mm內(nèi)；b.螺絲刀承受Z向預壓力；電機采用力矩控制模式旋轉(zhuǎn)并擰緊到設(shè)定的電流值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動擰螺釘方法，其特征是，所述的Z向平移機構(gòu)包括：Z向?qū)к墶向滑塊、Z向絲桿支座、Z向移動絲桿和Z向驅(qū)動結(jié)構(gòu)，其中：Z向?qū)к壺Q直設(shè)置于平臺框架上，Z向滑塊活動設(shè)置于Z向?qū)к壣喜⑴cY向平移機構(gòu)相連，Z向絲桿支座上下設(shè)置于平臺框架上并設(shè)置于Z向?qū)к壷行模琙向移動絲桿設(shè)置于Z向絲桿支座之間并與Y向平移機構(gòu)相連，Z向驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)置于Z向絲桿支座上并通過Z向移動絲桿與Y向平移機構(gòu)相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動擰螺釘方法，其特征是，所述的Y向平移機構(gòu)包括：Y向底板、Y向絲桿支座、Y向移動絲桿、Y向?qū)к墶向滑塊、Y向驅(qū)動結(jié)構(gòu)和齒輪，其中：Y向底板設(shè)置于平臺框架上并與Z向平移機構(gòu)相連，Y向?qū)к壴O(shè)置于Y向底板上，Y向滑塊活動設(shè)置于Y向?qū)к壣喜⑴cX向平移機構(gòu)相連，Y向絲桿支座設(shè)置于Y向底板上，Y向移動絲桿設(shè)置于Y向絲桿支座之間并與X向平移機構(gòu)相連，齒輪設(shè)置于Y向驅(qū)動結(jié)構(gòu)和Y向絲桿支座上并相互嚙合，Y向驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)置于Y向底板上并通過齒輪與Y向移動絲桿活動連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動擰螺釘方法，其特征是，所述的X向平移機構(gòu)包括：X向驅(qū)動結(jié)構(gòu)、X向底板、X向?qū)к墶向滑塊和X向移動絲桿，其中：X向?qū)к壴O(shè)置于X向底板上，X向滑塊設(shè)置于X向底板上并與X向?qū)к壔瑒舆B接，X向滑塊設(shè)置于自動擰螺釘機構(gòu)下，X向驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)置于X向底板上并通過X向移動絲桿與自動擰螺釘機構(gòu)相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動擰螺釘方法，其特征是，所述的自動擰螺釘機構(gòu)包括：擰螺釘電機減速器、用于減少Z方向高度的直角減速器、安裝底板、刀座、導向桿、刀桿、壓簧和第一軸端擋板，其中：安裝底板設(shè)置于X向平移機構(gòu)上，直角減速器設(shè)置于安裝底板上，擰螺釘電機減速器與直角減速器相連，刀座設(shè)置于安裝底板下，導向桿設(shè)置于刀座內(nèi)，刀桿通過第一軸端擋板設(shè)置于刀座另一端并通過壓簧與導向桿相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動擰螺釘方法，其特征是，所述的偏心機構(gòu)包括：上端蓋、擋輪、下端蓋、向心球軸承、內(nèi)套筒和外套筒，其中：上端蓋設(shè)置于偏心軸頂部下，下端蓋設(shè)置于偏心軸底部上并設(shè)置于底輪支架上，擋輪設(shè)置于上端蓋和下端蓋之間兩側(cè)，向心球軸承通過內(nèi)套筒和外套筒對稱設(shè)置于偏心軸和擋輪之間，內(nèi)套筒和外套筒設(shè)置于向心球軸承上下之間，內(nèi)套筒設(shè)置于靠偏心軸一側(cè)，外套筒設(shè)置于靠擋輪一側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動擰螺釘方法，其特征是，所述的車輪裝置包括：設(shè)置于平臺框架下并相連的減速器機構(gòu)和底輪機構(gòu)。