面向细长轴轴孔装配的机械臂感知与控制
发布时间：2021-07-15 14:29
在工业生产中装配自动化具有重要意义,尽管通过传统力控制方法,机械臂自主装配已在部分行业中得到应用,但随着一般制造业对柔性化要求不断提高,仅通过示教再现和力控制的装配方法体现出越来越多的局限性,尤其是在一类细长轴装配中。本文围绕以细长轴和深孔为对象的轴孔装配所具有的特点,针对轴孔对准和轴孔接插两个阶段中各自存在的问题,通过引入非接触式单目固定相机的视觉反馈,设计了面向细长轴轴孔装配的机械臂感知和控制方法。本文的主要研究内容如下:1.在细长轴轴孔对准中,由于细长工具在非垂直装配中可能发生的塑性形变和弹性形变会改变工具参数,造成末端位姿精确控制的困难,本文提出了基于视觉伺服的形变细长轴轴孔对准方法。该方法选取了细长轴末端在图像上投影形成的两个点和两条直线作为图像特征,并对末端形变量进行建模,推导了图像特征与机械臂关节的微分运动关系,在深度独立视觉伺服框架下设计了自适应控制器并证明其稳定性。该方法不需要标定工具参数,也不需要细长轴长度和材料等参数的先验知识,当图像特征收敛至期望特征时即完成了轴孔对准。2.在细长轴轴孔接插中,接插行程往往较长,为了减小对环境模型的依赖性,并在工具参数未知的情况下...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
–1炼钢连铸平台测温取样中的细长轴孔装配.
图 1–2 轴孔装配条件分析示意图.Fig 1–2 Condition Analysis of Peg-hole Assembly.装配作业往往可以分成两个阶段：轴孔对准阶段和轴孔接插阶段。对准阶段，是指机械臂携带轴系工具运动到孔口位置，同时轴线方程，通过分析易知成功的轴孔装配在对准完成时需要满足必要条件 R r Rμ，该过程实际上不与环境发生接触，可以看作自由空间精确控制问题。对于环境已知情况下已标定参数的刚性工具，轴孔械臂示教完成，但对于细长轴工具在非垂直装配任务中，工具末端变，并且形变大小与机械臂运动有关，造成对工具末端精确控制困模量无穷大（纯刚性）的材料不存在，任何材料的轴系工具随着长减小都会产生形变，研究对细长轴形变鲁棒的轴孔对准方法对一类普遍的意义。接插阶段，是指轴系工具末端进入孔系工件后至插入到指定深度的对接插是有利的，然而细长轴的装配任务往往需要插入较长的行程性孔中，细长轴轴线与孔轴线的偏差必须满足 θ < R r l，随
轴孔装配作业往往可以分成两个阶段：轴孔对准阶段和轴孔接插阶段。轴孔对准阶段，是指机械臂携带轴系工具运动到孔口位置，同时轴线方向与孔轴齐的过程，通过分析易知成功的轴孔装配在对准完成时需要满足必要条件 ε < R θ < R r Rμ，该过程实际上不与环境发生接触，可以看作自由空间中对工具位姿的精确控制问题。对于环境已知情况下已标定参数的刚性工具，轴孔对准可以通过机械臂示教完成，但对于细长轴工具在非垂直装配任务中，工具末端受重力影发生形变，并且形变大小与机械臂运动有关，造成对工具末端精确控制困难。由于中弹性模量无穷大（纯刚性）的材料不存在，任何材料的轴系工具随着长度增加、惯性矩减小都会产生形变，研究对细长轴形变鲁棒的轴孔对准方法对一类非垂直装务具有普遍的意义。轴孔接插阶段，是指轴系工具末端进入孔系工件后至插入到指定深度的过程，材性往往对接插是有利的，然而细长轴的装配任务往往需要插入较长的行程，通过分知在刚性孔中，细长轴轴线与孔轴线的偏差必须满足 θ < R r l，随着接插的对力控制的要求提高。除此之外，工具参数不精确、孔壁内部加工精度不高等情况的装配失败问题会在工具长、孔壁长、装配行程长的任务中更为突出，针对这些问究长行程的轴孔接插方法，旨在消除部分强假设，将其推广应用到非结构化环境中
【参考文献】：
期刊论文
[1]力传感器结合机器人实现超长轴精密装配[J]. 索利骞. 机械研究与应用. 2013(04)
[2]位置、力反馈和视觉融合控制的机器人轴孔装配[J]. 席文明,颜景平,罗翔. 制造业自动化. 2001(05)
[3]在机器人轴孔装配中应用力传感器搜索找孔研究[J]. 赵锡芳,周鉴如,李小兵. 上海交通大学学报. 1995(05)
本文编号：3285886
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
–1炼钢连铸平台测温取样中的细长轴孔装配.
图 1–2 轴孔装配条件分析示意图.Fig 1–2 Condition Analysis of Peg-hole Assembly.装配作业往往可以分成两个阶段：轴孔对准阶段和轴孔接插阶段。对准阶段，是指机械臂携带轴系工具运动到孔口位置，同时轴线方程，通过分析易知成功的轴孔装配在对准完成时需要满足必要条件 R r Rμ，该过程实际上不与环境发生接触，可以看作自由空间精确控制问题。对于环境已知情况下已标定参数的刚性工具，轴孔械臂示教完成，但对于细长轴工具在非垂直装配任务中，工具末端变，并且形变大小与机械臂运动有关，造成对工具末端精确控制困模量无穷大（纯刚性）的材料不存在，任何材料的轴系工具随着长减小都会产生形变，研究对细长轴形变鲁棒的轴孔对准方法对一类普遍的意义。接插阶段，是指轴系工具末端进入孔系工件后至插入到指定深度的对接插是有利的，然而细长轴的装配任务往往需要插入较长的行程性孔中，细长轴轴线与孔轴线的偏差必须满足 θ < R r l，随
轴孔装配作业往往可以分成两个阶段：轴孔对准阶段和轴孔接插阶段。轴孔对准阶段，是指机械臂携带轴系工具运动到孔口位置，同时轴线方向与孔轴齐的过程，通过分析易知成功的轴孔装配在对准完成时需要满足必要条件 ε < R θ < R r Rμ，该过程实际上不与环境发生接触，可以看作自由空间中对工具位姿的精确控制问题。对于环境已知情况下已标定参数的刚性工具，轴孔对准可以通过机械臂示教完成，但对于细长轴工具在非垂直装配任务中，工具末端受重力影发生形变，并且形变大小与机械臂运动有关，造成对工具末端精确控制困难。由于中弹性模量无穷大（纯刚性）的材料不存在，任何材料的轴系工具随着长度增加、惯性矩减小都会产生形变，研究对细长轴形变鲁棒的轴孔对准方法对一类非垂直装务具有普遍的意义。轴孔接插阶段，是指轴系工具末端进入孔系工件后至插入到指定深度的过程，材性往往对接插是有利的，然而细长轴的装配任务往往需要插入较长的行程，通过分知在刚性孔中，细长轴轴线与孔轴线的偏差必须满足 θ < R r l，随着接插的对力控制的要求提高。除此之外，工具参数不精确、孔壁内部加工精度不高等情况的装配失败问题会在工具长、孔壁长、装配行程长的任务中更为突出，针对这些问究长行程的轴孔接插方法，旨在消除部分强假设，将其推广应用到非结构化环境中
【参考文献】：
期刊论文
[1]力传感器结合机器人实现超长轴精密装配[J]. 索利骞. 机械研究与应用. 2013(04)
[2]位置、力反馈和视觉融合控制的机器人轴孔装配[J]. 席文明,颜景平,罗翔. 制造业自动化. 2001(05)
[3]在机器人轴孔装配中应用力传感器搜索找孔研究[J]. 赵锡芳,周鉴如,李小兵. 上海交通大学学报. 1995(05)
本文编号：3285886
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3285886.html
