[发明专利]六维力传感器装配机械手姿态及力的控制方法

权利要求书

1、一种六维力传感器装配机械手姿态及力的控制方法，其特征在于，包括以下两个步骤：

第一步，建立三联杆并联操作平台

所述三联杆并联操作平台包括上平台、下平台、调整作动臂，上平台和下平台为平板，调整作动臂为可轴向伸缩的套筒机构，调整作动臂通过球铰链与上平台和下平台连接，上平台固定为机架，通过调整作动臂的伸缩变化实现下平台的姿态调整，在三联杆并联操作平台的下平台上安装一个六维力传感器，六维力传感器下边安装指爪式夹持机械手，夹持机械手上安装微动开关作为工件夹持感知系统；

第二步，根据三联杆并联操作平台中六维力传感器的输出通过调整控制下平台位姿实现对工件姿态及装配力的控制

机械手夹牢工件后，微动开关和六维力传感器检测工件姿态及装配力并传送到工业控制机，经工业控制机处理后变为控制指令发送到运动控制卡，运动控制卡发出的运动指令经放大器驱动直流电机，在工件姿态调整过程中作动臂的调节位置反馈给工业控制机，经PID控制实现作动臂动作的精密控制，这样，根据六维力传感器的输出不断调整并联平台三个作动臂的长度，实现工件装配姿态精密自动调整。

2、根据权利要求1所述的六维力传感器装配机械手姿态及力的控制方法，其特征是，所述的微动开关和六维力传感器检测工件姿态及装配力，是指：当机械手紧密抓取工件时，机械手上安装的微动开关动作，输出信号，表示机械手与工件成为一体，通过调整并联平台三个作动臂可实现工件姿态的调整；装配过程中工件与装配壳体之间的作用力及变形通过下平台上安装的六维力传感器输出，六维力传感器输出表示三个扭矩和三个力分量，分别表示装配过程中工件所受外部扭矩及力。

3、根据权利要求1所述的六维力传感器装配机械手姿态及力的控制方法，其特征是，所述工件装配姿态精密自动调整，是指：

(1)确定工件姿态调整方向；

(2)确定工件姿态调整实现的并联平台作动臂单位调整量；

(3)各作动臂长度按(2)所述调整量进行调整；

(4)检测六维力传感器输出，重复(1)到(3)直到工件姿态及受力满足要求。

4、根据权利要求3所述的六维力传感器装配机械手姿态及力的控制方法，其特征是，所述的工件姿态，其方向与所受力及扭矩矢量方向相反，工件所收力及扭矩由六维力传感器检测，六维力传感器输出X，Y，Z三个方向的力及绕X轴、Y轴和Z轴三个方向的扭矩，工件姿态调整方向为工件所受力及扭矩矢量的反方向。

5、根据权利要求3所述的六维力传感器装配机械手姿态及力的控制方法，其特征是，所述的工件姿态调整，记忆当前姿态下并联平台各作动臂长度以及并联平台下平台当前姿态参数，加上工件姿态调整所需单位变形姿态得到新的并联平台下平台的目标姿态。

6、根据权利要求5所述的六维力传感器装配机械手姿态及力的控制方法，其特征是，所述的并联平台作动臂单位调整量，是指：通过矩阵变换确定得到并联平台下平台的目标姿态所需的并联平台各作动臂长度，与记忆当前姿态下并联平台各作动臂长度相减，即可得到并联平台各作动臂的调整量。

7、根据权利要求3所述的六维力传感器装配机械手姿态及力的控制方法，其特征是，所述的步骤(3)，是指：控制器对长度需要调整的作动臂驱动电机发出控制指令，通过位置-速度双闭环实现作动臂长度调整的精确控制。