[发明专利]基于惯性测量的装配系统及装配方法

说明书

本发明涉及测量装置技术领域，具体涉及一种基于惯性测量的装配系统及装配方法。本发明旨在解决在位姿测量装置放置空间不足或无法固定的情况下，人工装配精度差、效率低的问题。本发明的基于惯性测量的装配系统包括采集部、数据处理单元以及执行机构。采集部用于按照设定顺序采集待装配件的第一位姿信息、对接件的第二位姿信息以及执行机构的第三位姿信息，数据处理单元用于基于第一位姿信息、第二位姿信息以及第三位姿信息计算出结果位姿信息，执行机构用于基于结果位姿信息，将待装配件匹配安装至对接件。通过数据处理单元对采集部获得的信息进行处理，执行机构基于处理结果将待装配件安装至对接件，可以完成待装配件与对接件的高精度装配。

技术领域

本发明涉及测量装置技术领域，具体涉及一种基于惯性测量的装配系统及装配方法。

背景技术

现代化生产过程中，借助机器人进行辅助装配作业已非常普遍。通常的机器人辅助装配，以机械臂辅助装配为例，首先测量机械臂在初始状态下的初始位姿以及机械臂在完成装配时的装配位姿，并且根据初始位姿与装配位姿设定机械臂的运动轨迹，然后机械臂带动放置在其末端的待装配件按照设定好的运动轨迹运动，最终实现待装配件与对接件的准确连接。可见，准确测量初始位姿与装配位姿是设定机械臂运动轨迹的重要前提，装配位姿测量的准确性直接影响装配成功率与装配精度。

目前，多数生产线采用固定位姿的方式进行装配。仍以机械臂装配为例，在这种方式下，待装配件与对接件均被约束在固定位置，机械臂的初始位姿和装配位姿都是相对固定的，此时机械臂能以固定的运动轨迹完成装配。当待装配件或对接件其中一方的位置或姿势不确定时，也就是说机械臂的初始位姿或装配位姿不确定时，通常先采用位姿测量装置测量不确定的位姿，在这种情况下，将位姿测量装置(如双目视觉相机等)固定在位姿相对确定的一方，获取位姿不确定一方的图像，并通过图像特征识别等方式计算出待装配件与对接件的确定位姿关系，最终生成运动轨迹引导机械臂完成装配作业。

但是上述情况只适用于装配空间足够，而且位姿测量装置容易固定的情况。当出现待装配件与对接件之间初始的相对位姿无法确定，并且两者之间间空间狭小，除装配点以外的表面不能接触或添加标记的情况下，通常只能采用人工操作机械臂的方式进行装配。在此种情况下，操作员需要时刻观察待装配件或对接件的位姿，通过不断调整机械臂的运动方向和运动角度，来实现最终装配。这种装配方式不仅对操作员的操作要求高，而且装配精度差、效率低。

相应地，本领域需要一种新的装配系统及装配方法来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决在位姿测量装置放置空间不足或无法固定的情况下，采用人工装配，装配精度差、效率低的问题，本发明提供了一种基于惯性测量的装配系统，用于将待装配件匹配安装至对接件，该装配系统包括采集部、数据处理单元以及执行机构。其中，所述采集部用于按照设定的顺序采集所述待装配件的第一位姿信息、所述对接件的第二位姿信息以及所述执行机构的第三位姿信息；其中，所述数据处理单元用于基于所述第一位姿信息、所述第二位姿信息以及所述第三位姿信息计算出结果位姿信息；其中，所述执行机构用于基于所述结果位姿信息，将所述待装配件匹配安装至所述对接件。

在上述基于惯性测量的装配系统的优选技术方案中，所述采集部包括壳体以及设置于所述壳体上的至少一个安装结构，所述采集部能够通过所述至少一个安装结构与所述待装配件、所述对接件以及所述执行机构分别连接，进而按照设定的顺序依次采集所述第一位姿信息、所述第二位姿信息以及所述第三位姿信息。

在上述基于惯性测量的装配系统的优选技术方案中，所述壳体上还设置有测量芯片，所述测量芯片上至少具有陀螺仪和加速度计，其中，所述陀螺仪至少能够获取所述采集部的角度信息；其中，所述加速度计至少能够获取所述采集部的速度信息；采集的所述角度信息和速度信息形成所述第一位姿信息、所述第二位姿信息和所述第三位姿信息。