[發明專利]基于接觸約束的機器人高精度軸孔裝配軸零件定位方法

有效

• 申請號: 202210520027.8
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114952830B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王鵬飛;臧雅靜;查富生;阮松林;郭偉;李滿天;孫立寧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 張利明

一種基于接觸約束的機器人高精度軸孔裝配軸零件定位方法，屬于機器人高精度軸孔裝配操作領域。本發明針對現有軸孔裝配操作利用機器視覺算法實現定位，算法復雜并且定位可靠性低的問題。包括確定機器人基座平面與軸零件基座平面之間的變換關系；計算孔零件坐標系xsubgt;2/subgt;ysubgt;2/subgt;zsubgt;2/subgt;相對機器人坐標系xsubgt;0/subgt;ysubgt;0/subgt;zsubgt;0/subgt;的位姿；確定孔零件在每一次三點接觸狀態下的原點osubgt;2/subgt;及孔零件軸線相對機器人坐標系xsubgt;0/subgt;ysubgt;0/subgt;zsubgt;0/subgt;的位姿；將每一次三點接觸狀態下的原點osubgt;2/subgt;及孔零件軸線投影到軸零件基座上；確定軸零件軸線在機器人坐標系xsubgt;0/subgt;ysubgt;0/subgt;zsubgt;0/subgt;的位置；再根據軸零件坐標系xsubgt;1/subgt;ysubgt;1/subgt;zsubgt;1/subgt;的原點在軸零件軸線上的位置，確定軸零件坐標系xsubgt;1/subgt;ysubgt;1/subgt;zsubgt;1/subgt;在機器人坐標系xsubgt;0/subgt;ysubgt;0/subgt;zsubgt;0/subgt;中的位姿，完成軸零件定位。本發明可實現更精準的定位。

技術領域

本發明涉及基于接觸約束的機器人高精度軸孔裝配軸零件定位方法，屬于機器人高精度軸孔裝配操作領域。

背景技術

近年來，結合觸覺的定位方式的研究變得越來越廣泛，其中包括接觸約束的理論研究，以及觸覺定位在醫療、機器人操作等方面的應用。相比于視覺定位方式，觸覺感知盡管無法獨立進行定位任務，但其不需要復雜的算法，具有較強的抗干擾能力，可以在其他定位方式的基礎上作為補充信息。

在現有環境理解機器人接觸約束裝配策略研究中，以T型軸與C型孔裝配過程為例，首先將零部件的接觸狀態分為不同的狀態，然后根據不同接觸狀態的幾何特征建立接觸約束方程；最后通過約束方程來判斷接觸件之間的空間位姿狀態。另有觸覺感知的現有技術在通過視覺對機器人和操作物體進行粗略定位的基礎上，通過觸覺感知對操作物體進行精確定位，使定位精度得到很大的改善。在視覺聯合觸覺定位法對提高新生兒橈動脈抽血成功率的效果研究中，將觸覺定位應用于臨床醫學中，通過聯合視覺和觸覺感知實現新生兒橈動脈抽血的定位操作，不僅提高了抽血的成功率，還減少了抽血耗時。在機器人仿生觸覺傳感器設計及應用中，提出了一種仿生觸須傳感器，并提到了觸須床安琪的定位方法，通過觸覺感知實現對接觸物體的準確定位。

在現有機器人軸孔裝配操作執行過程中，定位通常通過固定的或與機器人固連的相機進行圖像信息采集，然后利用機器視覺算法計算完成軸坐標系在機器人坐標系下的定位。然而，機器視覺定位方法精度有限，同時，由于相機本身的定位誤差、機器人的遮擋、相機的抖動等因素影響，機器視覺定位方法的可靠性也并不理想。

發明內容

針對現有軸孔裝配操作利用機器視覺算法實現定位，算法復雜并且定位可靠性低的問題，本發明提供一種基于接觸約束的機器人高精度軸孔裝配軸零件定位方法。