[发明专利]工业机器人进行轴孔装配的方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及用工业机器人进行轴孔装配的方法及其系统。

背景技术

当前在我国仍有大量重复而繁琐的装配工作采用人工完成，人工装配的成本高昂而工作效率低，正逐渐被自动化设备如机器人所替代。随着机器人装配系统的应用深入，其面临的问题也越来越复杂，这也对机器人装配系统提出了更高的要求，例如一些高精度高要求的轴孔装配作业，需时刻控制装配过程中零件的受力情况，防止装配工件及配套设施的损坏。

目前，已有对装配轴与装配孔之间的接触力向量进行控制的机器人装配系统见诸于公开文献。公开号CN104625676A的专利公开了一种轴孔装配工业机器人系统及其工作方法，该工业机器人为了使装配轴与装配孔能够按照设定好的接触力向量进行接触，在机器人手臂的末端与夹持装置之间设置了力觉传感器，从而增加了产品的制造成本。此外，该机器人装配系统对末端接触力向量的误差是通过电机速度环输入进行补偿的，控制过程存在一定的延迟，从而会对装配工件产生一定的冲击，甚至造成装配工件的损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种工业机器人进行轴孔装配的方法，其能以较低的成本实现精确控制轴孔装配过程中装配轴与装配孔之间的接触力向量，而且接触力向量控制的响应速度快。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种轴孔装配的工业机器人系统。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供了一种工业机器人进行轴孔装配的方法，工业机器人的所有关节均设有关节力矩传感器，该工业机器人进行轴孔装配的方法包括将装配轴插入装配孔的步骤，在将装配轴插入装配孔的步骤中，工业机器人的控制器将装配轴与装配孔之间的接触力向量与设定好的接触力向量相比较得到力误差值，并根据力误差值实现接触力向量的反馈控制，以使装配轴与装配孔能够按照设定好的接触力向量进行接触，其中，控制器是根据各个关节力矩传感器测量到的力矩值通过计算得到装配轴与装配孔之间的接触力向量。

本发明还提供了轴孔装配的工业机器人系统，包括工业机器人、控制器、末端夹持装置、装配工件以及装配轴，装配工件设有装配孔；工业机器人的所有关节均设有关节力矩传感器，各个关节力矩传感器将测量到的力矩值发送给所述控制器，其中，控制器用于根据各个关节力矩传感器测量到的力矩值通过计算得到装配轴与装配孔之间的接触力向量，将装配轴与装配孔之间的接触力向量与设定好的接触力向量相比较得到力误差值，并根据力误差值实现接触力向量的反馈控制，以使装配轴与装配孔能够按照设定好的接触力向量进行接触。

采用上述技术方案后，本发明至少具有以下优点：

1、本发明的实施例使用关节力矩传感器测量各关节的输出力矩，并用该力矩值来计算装配轴与装配孔之间的接触力向量，控制工业机器人运动，在环境变化未知、装配轴孔误差未知的情况下，使装配轴与装配孔能够按照设定好的接触力向量进行接触，完成轴孔装配任务。由于不用安装专门用于测量装配轴与装配孔之间的接触力向量的力觉传感器，因而降低了制造成本；

2、本发明的实施例直接对机器人的控制电机的伺服力矩环进行控制，从而大幅提高了接触力向量控制的响应速度，避免了控制过程中可能产生的冲击，减少了对装配工件及配套设施的损坏。

附图说明

图1示出了根据本发明的用于轴孔装配的工业机器人系统的一个实施例的结构示意图。

图2示出了根据本发明一实施例的关节力矩传感器与控制器的连接示意框图。

图3示出根据本发明一实施例的工业机器人进行轴孔装配的方法中的搜孔路径的示意图。

图4示出了根据本发明一实施例的工业机器人进行轴孔装配的方法的接触力向量控制框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

请参考图1和图2。根据本发明一实施例的轴孔装配的工业机器人系统，包括工业机器人1、控制器21、示教器22、伺服驱动器23、末端夹持装置3、装配平台4、装配工件5以及装配轴6。

工业机器人1的底座固定在装配作业工位上。控制器21设置在控制柜7中。末端夹持装置3设置在工业机器人1的手臂末端，用于夹持装配轴6。装配工件5设置在装配平台4上，装配工件5设有装配孔50。工业机器人1的所有关节均设有关节力矩传感器11，用以测量每个关节的输出力矩。各个关节力矩传感器11的输出端分别与控制器21的输入端电连接，用以将测量到的力矩值发送给控制器21。控制器21的输出端与伺服驱动器23的输入端连接，伺服驱动器23控制器各关节伺服电机。