大口径精密部件柔顺装配力控制研究

发布时间：2020-08-19 08:23

【摘要】：大口径部件精密装配是航空航天、汽车制造、船舶等多个智能制造领域重要环节之一,现阶段该方面的理论研究和实验验证研究较少。随着国家新旧动能转换人工智能战略部署,对装配精度要求从米级缩小到了毫米级,装配作业空间跨度逐渐增大。对装配位姿的精确定位以及装配过程中精密部件与外界环境接触力检测和控制成为了大口径精密部件自动化装配的重要环节。本文针对大口径精密部件柔顺装配过程中的装配力控制存在的技术问题展开研究。对装配过程中可能出现的每种状态进行分析,设计了一套主动柔顺装配控制系统,本文主要内容和贡献如下:(1)轴孔装配过程中寻孔阶段通过深度相机进行手眼标定,CAD模型离线建模,对轴孔边缘特征提取,粗略定位轴孔位置,并对位置进行标定。规划机器人运动路径,实现轴的中轴线与孔的中轴线基本平行。(2)机器人法兰末端安装六维力传感器,对不同负载装配下传感器受力分析。针对外界环境对传感器力反馈信息存在的扰动情况,提出了重力补偿和负载自身系统误差标定的方法来精确检测实际接触力。(3)分析轴与孔的每种接触状态以及不同接触状态下的接触力,在每种接触状态算法设计的基础上,提出了基于力/位耦合控制策略的主动柔顺自动化装配方法。(4)设计人机交互界面,该界面中包含力传感器的监测状态,消息提醒窗口,有利于开发及操作人员自由控制并避免对工件造成损伤。该装配系统具有视觉定位、力觉反馈及集成控制等功能,基于力/位耦合控制策略的大口径精密部件主动柔顺装配力控制系统可行性及算法的正确性得到了很好的验证,论文的研究成果为我国智能制造领域自动化装配提供了可借鉴经验和技术。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP242
【图文】：

RCC柔顺装置

望的运动 轨迹而不 产生 接触 力 。然而 ，如果 环境是高刚度可 作为 器 人 应 该 不 会 造 成 大 的 接 触 力 ， 可 容 忍 较 大 的 跟 踪 误 差 。 阻 抗 控 接 控 制 机 器 人 与 外 界 环 境 的 接 触 力 ， 装 配 过 程 可 能 会 产 生 很 多 相 力， 不 同 的装 配 阶段 可能 会有 所 不 同[46]。 根据 机器 人末 端 感知 力 的 位 置 （ 或 者 速 度 ） 之 间 的 关 系 ， 通 过 调 整 它 们 之 间 的 位 置 误 差 误 差 来 达 到 力 反 馈 控 制 效 果 ， 从 而 避 免 工 业 机 器 人 轴 孔 装 配 过 程或者卡阻 现 象，利 用阻 抗控 制的机 器人 柔顺装配流程图如图 2.1 图 可 以 看 出 ， 当 机 器 人 进 行 轴 孔 装 配 时 ， 首 先 进 行 坐 标 变 换 ， 通 系 统 到 达 机 器 人 终 端 ， 当 机 器 人 末 端 与 外 界 环 境 接 触 时 ， 刚 度 会 机 器 人 终 端 ， 另 外 由 力 传 感 器 检 测 到 力 的 数 据 变 换 ， 通 过 坐 标 变 整 机 器 人 运 动 ， 由 此 形 成 一 个 闭 环 系 统 。 随 着 国 内 外 科 研 工 作 者面进行相 关的 研究，极大 的促进了机 器人 自动 化装 配水平。

明理工大学硕士学位论文 制 ， 在 位 置 控 制 子 空 间 利 用 位 置 控 制 策 略 来 进 行 位 置 控 制 。 但 是 个 控 制 策 略 下 的 整 个 计 算 过 程 非 常 复 杂 ， 具 体 实 施 起 来 也 比 较 困 而 没 有 得 到 广 泛 运 用 。 为 了 解 决 这 一 策 略 的 缺 陷 ， 把 所 有 操 作 空 在 的 位 置 控 制 环 节 用 等 效 的 关 节 位 置 环 代 替 的 改 进 方 法 ， 但 是 这 有 一 个 严 格 的 要 求 ， 就 是 它 的 雅 克 比 矩 阵 的 确 定 和 坐 标 系 的 计 算 据 建 立 在 非 常 精 确 的 环 境 约 束 方 程 的 条 件 下 才 行 ， 且 力 控 制 和 位的方向要 实时地根 据反 映任 务要求 的选 择矩 阵来决 定 。力/位混 合程如图 2.2 所示。

【参考文献】

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本文编号：2796847