[發明專利]一種用于大型分塊光學組件的雙機械臂自動裝配系統

有效

• 申請號: 202110292820.2
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113001142B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 李沛;吳杰;肖正航;呂寵;白邈;肖越;武文晉;隋請
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: B23P19/00
• 分類號: B23P19/00;B25J9/00;B25J19/02;B25J19/04;G06T17/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

1.一種用于大型分塊光學組件的雙機械臂自動裝配系統，其特征在于：包括雙機械臂子系統、攝影測量子系統、中央控制子系統和三維重構虛擬顯示子系統；

所述雙機械臂子系統中的雙機械臂為兩臺功能可互換的機械臂，一方面通過快換裝置攜帶攝影測量子系統中的雙目測量相機對裝配全過程進行實時識別測量，另一方面機械臂通過快換裝置攜帶工件末端執行器根據雙目相機得到的測量數據執行工件的抓取及裝配；

攝影測量子系統為單目測量相機與雙目測量相機組合方式，用于裝配場景三維空間、工件抓取及裝配位姿關系的建立及裝配過程中工件的實時識別測量；中央控制子系統用于控制雙機械臂子系統、攝影測量子系統進行協同工作，除與雙機械臂子系統、攝影測量子系統內硬件設備通訊及數據交互以外，還需要將機械臂運動、力控數據實時傳遞給三維重構虛擬顯示子系統；

三維重構虛擬顯示子系統用于對產品的裝配過程進行虛擬同步顯示，根據預設的全場景要素三維模型，依據來自雙機械臂子系統及攝影測量子系統的數據驅動全場景三維模型，實現裝配過程及測量數據的實時顯示。

2.根據權利要求1所述的一種用于大型分塊光學組件的雙機械臂自動裝配系統，其特征在于：所述雙機械臂子系統包括雙機械臂、工件末端執行器、攝影測量末端執行器、移動式快換小車和貨架；雙機械臂位于分塊光學組件主體框架兩側，根據分塊光學組件的包絡及雙機械臂運行范圍確定雙機械臂、移動式快換小車及貨架在主框架兩側的具體位置，保證相互位置不干涉。

3.根據權利要求2所述的一種用于大型分塊光學組件的雙機械臂自動裝配系統，其特征在于：所述雙機械臂中一臺機械臂通過快換裝置攜帶攝影測量子系統中的雙目測量相機對裝配全過程進行實時識別測量，另一臺機械臂通過快換裝置攜帶工件末端執行器根據雙目相機得到的測量數據執行工件的抓取及裝配；兩臺機械臂通過快換裝置交換末端執行器，實現雙機械臂功能互換。

4.根據權利要求2所述的一種用于大型分塊光學組件的雙機械臂自動裝配系統，其特征在于：所述工件末端執行器通過快換裝置安裝到機械臂上，用于實現待裝部件的抓取及裝配；末端執行器通過電機驅動，在抓取部位通過對夾緊力的控制確保抓取的可靠性；抓取部位為柔性抓取部件，確保自適應抓取，同時末端具有力控裝置，實現對裝配力的控制及反饋。

5.根據權利要求2所述的一種用于大型分塊光學組件的雙機械臂自動裝配系統，其特征在于：所述攝影測量末端執行器通過快換裝置安裝到機械臂上，機械臂帶動雙目測量相機在機械臂軌跡內任意點停留對工件進行識別及測量，指導機械臂進行工件抓取及自動裝配；同時，用于安裝雙目測量相機及控制器，測量數據傳輸接口與工業快換接口相適應。

6.根據權利要求2所述的一種用于大型分塊光學組件的雙機械臂自動裝配系統，其特征在于：所述移動式快換小車用于放置工件末端執行器及攝影測量末端執行器，其上安裝有支撐塊用于末端執行器的支撐及定位；當雙機械臂系統在裝配過程中需要更換末端執行器或者裝配結束需要將末端執行器放置到快換小車時，小車沿著軌道往復運動，在機器人可拾取的相應位置，完成末端執行器的自動更換或放置。

7.根據權利要求1所述的一種用于大型分塊光學組件的雙機械臂自動裝配系統，其特征在于：所述攝影測量子系統中單目測量相機用于對全局場景三維空間、抓取及裝配關系進行拍攝測量，之后結合基準尺對測量數據進行處理，得到全場景、抓取及裝配的精確三維位姿關系。

8.根據權利要求7所述的一種用于大型分塊光學組件的雙機械臂自動裝配系統，其特征在于：所述雙目測量相機安裝在攝影測量末端執行器上，雙目測量相機位置固定；在裝配過程中結合全場景的實物位置關系，實時識別并計算工件空間姿態數據。

9.根據權利要求1所述的一種用于大型分塊光學組件的雙機械臂自動裝配系統，其特征在于：所述三維重構虛擬顯示子系統對雙機械臂自動裝配過程全部場景進行同步虛擬三維顯示；實時計算工件與裝配場景的距離，實現碰撞預警；實時顯示工件位置數據、末端六向力數據；實時展示過程中，與三維場景實時交互操作，支持對視角的旋轉、平移、切換，視圖縮放，三維對象顯示以及隱藏；支持多窗口多視角同時顯示；協調不同數據源的時差；具備三維場景基礎數據和測量數據存儲及回放功能。