大部件高精度装配机器人关键技术策略探讨

在实际落实大部件高精度装配工作期间,具有较大的工作难度,为了能够有效解决各项问题,需要全方位提升装配自动化的情况,特别是要提高大部件装配率、精度。而要完成这些情况,需要充分运用大部件高精度机器人的关键技术,明确多种技术提升各项功能,如数字化的测量技术、计算机技术等等,从而为此项工作提供硬件系统支持。     

视觉与力觉结合的卫星部件机器人装配

针对卫星特殊部件的装配需求,为了使机器人具有适用不同工况的柔性并在卫星多变的装配工况中获得较高的应用效率,本文研究视觉引导与力反馈控制下的机器人装配技术,给出一种视觉与力觉结合的机器人装配方案:在装配孔位安装辅助销钉,通过视觉引导将部件引导至销钉的锥面导向范围内,而后在销钉导向下对机器人采用力反馈控制,实现工件的准确装配到位。采用红外相机结合合作靶标的方式实现稳定地视觉识别与目标定位,设计了探针式测量工具,并给出测量方法,实现了目标点位的柔性便捷测量。给出了一种已知空间对应点对条件下,求位姿变换矩阵及机器人目标位姿的计算方法。采用力/位混合控制方法实现柔顺销钉导向控制。实验结果表明:装配对应孔位的测量匹配误差在2.9 mm以内,机器人在视觉引导下,可以将工件运送至销钉的导向范围内,并在销钉导向及力反馈控制下将工件准确装配到位,力控制阈值为30 N。证明了本文所采用的技术可以满足卫星部件装配的工程实施要求。     

操作机器人轴孔装配的行为动力学控制策略

将移动机器人行为动力学理论扩展到操作机器人三维空间,并应用到机器人轴孔装配中。把轴孔装配过程分为趋向装配目标阶段和装配阶段。在趋向装配目标阶段,分别建立趋向装配目标点和避障的行为动力学模型,并将两种行为耦合构成机器人整体的竞争动力学模型;在装配阶段,建立末端执行器姿态调整动力学模型,并推导了侧向误差计算公式;在整个装配过程,利用宏/微平台和视觉/力觉伺服,对轴进行位姿调整,使其满足装配条件。仿真和试验结果表明:在行为动力学方程的控制下,末端执行器在避开障碍物的同时,安全有效地到达装配目标点,顺利完成轴孔装配,证明方法的有效性。     

EBSW型离心机行星传动的装配

结合ＥＢＷ型粉煤离心机３Ｋ型行星齿轮差速器的具体实例，提出了在行星轮不均匀分布、双联行星轮不满足现有文献中所中装配条件等特殊情况下，解决该型传动装配问题的方法。     

基于柔顺控制的航天器大部件机器人装配技术

针对航天器大部件装配需求,给出一套基于力/位控制的机器人柔顺装配方法。基于装配界面作用力方向及机器人工具坐标系方向,实时计算用于力/位控制的笛卡尔坐标系。为避免力控制过程中的机器人抖动,设计了力与机器人速度的"S"型关系曲线。针对自由空间力控制、销钉导向等典型应用需求给出了力/位控制策略。针对机器人负载发生变化情况下的界面分离问题,对机器人在装配不同阶段下负载的质量特性进行预先测量,在界面分离时进行负载质量特性参数的切换,实现对应负载的重力补偿,并采用柔顺控制方法释放待分离界面的作用力,最终实现界面安全分离。试验结果表明,采用所设计的力/位控制方法,在工件安装的各主要过程中,工件可以稳定顺应外部约束,最终安装到位,在界面分离阶段,所述方法可以有效释放界面作用力,实现界面安全分离。     

EBW型离心机行星传动的装配

结合ＥＢＷ型粉煤离心机３Ｋ型行星齿轮差速器的具体实例，提出了在行星轮不均匀分布、双联行星轮不满足现有文献中所给的装配条件等特殊情况下，解决该型传动装配问题的方法。     

机器人装配中接触操作规划的准静态方法

接触约束是机器人装配操作的核心。通过对接触约束的分析,采用线性不等式组对不同接触约束进行进行表示,详细了不等式组多面凸锥的理论,给出了一个基于奇异值分解的多面凸锥的求解方法,并通过优化得最最优接触约束转移速度。最后给出了算法的图形仿真示例。     

ZJ1O传动部件的振动诊断

通过现场在线振动测试,对所拾取的动态响应信号经谱分析后,获取了若干有用信息。进而,对引起万向轴剧烈振动的原因提出了几点看法。并就减振措施的实施提出了具体建议。     

平面关节型装配机器人拧螺钉手爪的研究

介绍了一种适用于平面关节型装配机器人的拧螺钉手爪.该手爪的结构充分利用机器人本身的自由度,实现在手爪库里更换不同规格的拧螺钉手爪,该手爪结构使手指、更换装置、螺钉隔断机构、拧螺钉机构紧凑地结合在一起,使装配机器人的功能得到进一步扩展.试验结果表明,所研制的拧螺钉手爪性能稳定,工作可靠.     

传动部件的数字化仿真

在对设计周期要求尽可能短、设计成本要求尽可能低以及产品不断优化的今天,数字化仿真技术越来越显示出其优势。     

飞机复合材料部件装配调度算法研究

以优化飞机复合材料部件装配顺序、缩短部件装配时间为目标,构建了复合材料部件装配调度模型,提出了一种启发式算法与禁忌搜索算法相结合的调度算法（HTA-AJSP）,并对其进行了优化,通过采用变邻域搜索和禁忌规则,很好地避免了算法搜索陷入局部最优。通过分析与实例验证,并与启发式算法和局部搜索算法进行比较,所提出的算法在产品装配调度优化问题上取得了比较满意的效果,缩短了装配周期,提高了装配效率。     

飞机复合材料部件装配调度算法研究

以优化飞机复合材料部件装配顺序、缩短部件装配时间为目标,构建了复合材料部件装配调度模型,提出了一种启发式算法与禁忌搜索算法相结合的调度算法(HTA-AJSP),并对其进行了优化,通过采用变邻域搜索和禁忌规则,很好地避免了算法搜索陷入局部最优。通过分析与实例验证,并与启发式算法和局部搜索算法进行比较,所提出的算法在产品装配调度优化问题上取得了比较满意的效果,缩短了装配周期,提高了装配效率。     

装配机器人误差补偿的研究

本文利用误差补偿数据库，对机器人在整个工作空间进行误差自动补偿的方法。按照示教再现机器人和离线编程机器人的不同控制特点，分别提出了工作空间离散点误差补偿的数据库的建立方法，并在ＳＴＪ－１装配机器人验证了上述所提方法的可行性。     

装配机器人视觉定位系统的研究

建立视觉定位系统,用于工业机器人对工件的精确定位,从而引导机器人完成精确的装配动作。介绍了此装配机器人的系统结构并着重分析了视觉定位系统,推导了摄像机参数标定算法公式,并用Matlab标定工具箱求解,重点分析推导了工件圆心的定位算法。在有无视觉定位系统的两种情况下,对工件同一装配位的到位情况做重复性试验。实际应用证明工业机器人与视觉定位系统相互协作的模式是可行和稳定的,能满足工业现场对装配精度的要求。     

我国第一台高性能精密装配机器人——“精密1号”装配机器人

精密1号装配机器人是国家863计划(国家高技术研究和发展计划)智能机器人主题型号样机之一。经过选型论证，概念设计，预演研究等准备工作，于1992年4月正式开始详细设计和研制，经过三年耒的联合攻关，终于在1995年4月研制成功了一台带有多传感器、多任务操作、可离线编程的高速、高精度、4轴SCARA平面关节型、直接驱动伺服控制的智能精密装配机器人原型样机。并于1995年5月8日在上海交通大学通过国家高技术智能机器人主题专家组的验收。     

面向复杂大部件装配的多机器人制造系统运动规划研究进展

移动机器人单元精确、稳定的运动规划是其自主完成既定任务的基础和前提,也是当前多机器人制造系统应用研究所需要解决的技术难题.通过对目前已有多机器人制造系统的研究综述,介绍了运动规划算法的研究现状及其趋势,分析了各种算法优劣势,为多机器人制造系统的工业应用提供理论基础.讨论了实现多机器人制造系统工业应用所需解决的问题,并对...     

装配主线引导的典型部件智能化装配方法

针对产品装配智能化提升需求及人机交互操作引起的装配效率问题，提出一种装配主线引导的典型部件智能化装配方法。依据部件装配结构和特征配合等属性，通过提取装配特征对及装配特征序列化配合关联信息，对装配特征匹配关系进行等效简化，构建装配特征配合关系图。引入装配主线概念，以部件装配主路线及关联装配配合等完成装配主线的分类及装配主线内各级主线的智能装配；以装配主线间配合寻位、特征配合自由度规约及装配序列规划等为引导，通过主线端口匹配，完成各级装配主线间的装配配合序列和关系构建。基于特征配合约束映射、装配特征对匹配推理算法及装配建模智能算法等环节，实现典型部件的动态智能装配。以典型部件为实例验证了所提方法的可行性和有效性。