[發明專利]全方位零件裝配誤差自適應補償系統

有效

• 申請號: 202110043407.2
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112873203B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 孫先濤;陳偉海;陳文杰;胡存剛;陶駿
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/00;F16M11/04;F16M11/14;F16M11/18
• 代理公司: 上海和華啟核知識產權代理有限公司 31339
• 代理人: 王仙子

本發明提供一種全方位零件裝配誤差自適應補償系統，包括安裝基座、模塊化XY并聯柔性運動平臺、六自由度柔性運動平臺、三自由度傾角誤差補償裝置和氣動自適應機械手；安裝基座位于所述模塊化XY并聯柔性運動平臺的上方，與模塊化XY并聯柔性運動平臺相連接；六自由度柔性運動平臺位于安裝基座及模塊化XY并聯柔性運動平臺之間，固定于模塊化XY并聯柔性運動平臺上；三自由度傾角誤差補償裝置通過貫穿模塊化XY并聯柔性運動平臺的直桿與六自由度柔性平臺相連接；自適應機械手位于所述三自由度傾角誤差補償裝置遠離六自由度柔性運動平臺的一側，與三自由度傾角誤差補償裝置相連接。本發明的結構簡單緊湊、可全方位消除零件裝配誤差。

技術領域

本發明涉及機械技術領域，特別是涉及一種全方位零件裝配誤差自適應補償系統。

背景技術

精密裝配是一種對裝配零件之間的配合精度要求非常高的裝配作業。長期以來，零件的精密裝配一直是精密制造的重要環節，裝配環節的質量對產品的性能有著重要的影響。隨著科學技術的高速發展，零件裝配的自動化水平越來越高，主要體現在大批量零件裝配、保證產品質量及其穩定性、提高勞動生產率以及降低生產成本等方面。在零件精密裝配的工作模式中軸孔類零件的裝配作業在整個裝配中占主要部分，例如銷軸與軸孔、軸承與軸等裝配都屬于軸孔裝配。然而，在機器人進行這類精密裝配作業時，由于裝配環境的不確定性，甚至出現突發狀況，裝配件之間即使出現微小的偏差，都有可能導致裝配件無法完成裝配，甚至損壞裝配件及周邊設備。

目前，實現精密裝配的方式主要有主動和被動兩種方式。前者包含驅動器、傳動機構、傳感器(視覺、觸覺和力覺等傳感器)及控制器等，裝配系統利用多種傳感器對裝配信息進行檢測，并將信息反饋到控制器中，通過控制算法實現對驅動器的精密控制。這種主動裝配方式主要依靠精密設備來提高裝配精度和效率，設備的性能直接影響著裝配效果。這種方式在技術上有較高難度，并且在經濟上也不可行。被動裝配方式是一種利用柔性/彈性機構在裝配力的作用下產生被動變形以消除零件裝配誤差的方式，不難看出這種自適應裝配方式不需要精密設備和復雜的控制算法，因此目前已成為裝配領域的研究熱點。

現有的被動式自適應裝配系統主要具有以下三個問題：一、自適應誤差范圍較小，尤其是沿x/y/z三個方向的傾角誤差補償能力有限，因此其應用范圍受限；二、只能對某幾個方向的裝配誤差進行補償，因此這種裝配系統只能針對某種特定的場合，不具有通用性。對于空間六自由度運動(三個平移和三個轉動)，只有沿豎直方向的運動誤差不需要補償，其余沿五個方向的裝配誤差都需要由自適應補償裝置自身來消除，因此補償裝置必須具有五個被動自由度；三、裝配系統除了包含消除裝配誤差的補償裝置以外還需要一個機械抓手來抓取或釋放零件。工業上常采用夾持器抓手，這種抓手雖然簡單，但是均為對心抓取，即各手指同時運動或停止，彼此之間無法協同運動。在抓取裝配零件時，如果機械手與零件之間即使存在微小位置誤差，都會導致較大的接觸力，進而對零件或機械手造成破壞。雖然現在已經涌現出多種多樣的自適應機械手，它們可以自動適應零件形狀并消除機械手與零件之間的位置誤差，但是它們通常具有結構復雜、成本高等缺點。此外，雖然軟體自適應機械手簡單低廉，但因其冗余自由度過多而無法用于精密裝配。

發明內容

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種全方位零件裝配誤差自適應補償系統，用于解決現有技術中的自適應裝配系統存在的上述問題。

本發明提供一種全方位零件裝配誤差自適應補償系統，包括安裝基座、模塊化XY并聯柔性運動平臺、六自由度柔性運動平臺、三自由度傾角誤差補償裝置和氣動自適應機械手；所述安裝基座位于所述模塊化XY并聯柔性運動平臺的上方，且與所述模塊化XY并聯柔性運動平臺相連接；所述六自由度柔性運動平臺位于所述安裝基座及所述模塊化XY并聯柔性運動平臺之間，且固定于所述模塊化XY并聯柔性運動平臺上；所述三自由度傾角誤差補償裝置通過貫穿所述模塊化XY并聯柔性運動平臺的直桿與所述六自由度柔性平臺相連接；所述氣動自適應機械手位于所述三自由度傾角誤差補償裝置遠離所述六自由度柔性運動平臺的一側，且與所述三自由度傾角誤差補償裝置相連接。