[发明专利]一种用于自动化装配的模块化柔性六自由度并联冗余驱动调姿机构及其调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大型薄壁件生产装配线上的自动化装配，该调姿机构可实现大型薄壁件自动化精确定位装配，可显著提高大型薄壁件装配效率和装配质量。

背景技术

随着我国装备制造业的不断发展，自动化装配线已越来越多的应用在生产制造上，例如汽车总装。但目前在国内企业投入使用的自动化装配线只能进行小部件的自动化装配，多采用机械臂抓取的形式来完成产品的自动化装配。针对大型部件装配，如大型飞机壁板的拼接等，国内企业仍采取的是传统的人工装配形式，依靠装配卡板逼近的方法来保证精度。这种模拟量的装配方式在进行大型薄壁件装配的过程中会出现薄壁件扭曲变形，无法达到理论装配位置等现象。因此，采用自动化技术来进行大型薄壁件的装配是提高装配质量，保证装配精度的有效途径。

考虑到大型薄壁件刚性较差，在装配过程中易变形的特点，同时兼顾定位完成后后续加工处理工序的进行，设计一套具有良好集成性与可拓展性的多点定位六自由度自动化调姿机构是实现大型薄壁件自动化精确定位装配的有效方式。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种用于自动化装配的模块化柔性六自由度并联冗余驱动调姿机构，该机构可实现部件在空间六自由度姿态调整，由四个模块化的三坐标运动台组成，分别命名为运动台A、运动台B、运动台C和运动台D；每个三坐标运动台运动终端有一个球面副，球面副球窝部分与运动台终端固连，驱动机构与待装配部件之间通过球面副连接：

采用一种模块化的三坐标运动台，该运动台三个运动方向互相垂直，根据机构姿态调整要求，设计运动台三个方向的运动行程，采用运动叠加的形式，使运动台终端具有三个相互垂直方向的平动自由度；

调姿机构模块化，根据待装配部件的大小及形状，确定调姿机构所包含的模块化三坐标运动台数量，为确保带装配部件受力均匀，降低调姿机构控制难度，设计调姿机构采用四点对称分布定位支撑，机构共包含十二个伺服电机；

为保证调姿机构的稳定性，设计三角立柱，每两个模块化三坐标运动台固定在一个三角立柱上，本调姿机构含有两个三角立柱，为防止带运动台的三角立柱发生倾覆，设计带有T形槽的底座以固定三角立柱。

所述六自由度并联冗余驱动调姿机构的部件空间六自由度姿态调整方法：

部件空间六自由度姿态调整包括三个角度量调整和三个位置量调整，部件空间角度姿态调整采用多个直线运动拟合部件空间曲线运动，通过建立与模块化三坐标运动台运动方向平行的装配坐标系，并将其原点设置与四个球面副中间位置，采用分平面旋转的方法，使部件的角度调整运动分解为部件 分别绕三个坐标轴的旋转运动，降低该并联调姿机构联动电机数，提高机构运动安全性，在部件可见区域设置四个特征点，通过标定特征点与球面副驱动点相对位置坐标及测量在装配坐标系下特征点坐标，求解部件姿态，计算部件姿态调整偏差。

所述部件姿态角调整步骤：