[发明专利]基于自适应力和姿态控制的自动化端子装配方法

权利要求书

1.一种基于自适应力和姿态控制的自动化端子装配方法，用于利用机器人将线插入到连接器上所设置的孔中，其特征在于，包括：

进行线孔接触力觉模型与包括位移调整模糊控制器及角度调整模糊控制器的模糊控制器之间的融合的步骤，在线分析将所述线向所述孔插入时的装配力和线姿态，区分当前所述线及所述孔所处的接触情况，根据预先得到的所述线孔接触力觉模型判断调整方向，计算出与当前所受力对应地需要调整的角度的大小和位移的大小，由此选择所述位移调整模糊控制器及所述角度调整模糊控制器并确定所述位移调整模糊控制器及所述角度调整模糊控制器的输出量最大值；以及

进行参数自校正的步骤，根据在所述融合的步骤中进行的所述位移调整模糊控制器、角度调整模糊控制器的选择，在模糊控制过程的每个控制周期即所述机器人每进行一次位置和姿态调整，就利用中心极限定理对所述位移调整模糊控制器、角度调整模糊控制器的输入量化因子和输出比例因子进行参数自校正，直到所述传感器检测到的各对应方向的力信息满足停止调整的条件。

2.根据权利要求1所述的基于自适应力和姿态控制的自动化端子装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据所述线和所述孔的尺寸参数、几何协调关系、力学物理属性、接触瞬间受力平衡方程，建立所述线插入到所述孔的过程中约束环境的所述线孔接触力觉模型，即推导所述线与所述孔产生接触时不同接触状态下所述线所受到的力分别与所述线和所述孔的中心线的倾斜角度、所述线距离所述孔的中心线的偏移距离之间的对应关系；

步骤2，建立所述线与所述孔的接触点坐标系与用于检测力的传感器的测量坐标系的传递关系，求出所述传感器检测到的力信息与线孔接触力之间的对应关系，所述传感器设置在所述机器人上，所述接触点坐标系及测量坐标系均为三维正交坐标系；

步骤3，根据不同插线阶段、不同接触状态下所述线在x方向的受力大小，推导判断接触状态的方法，其中，所述x方向为所述接触点坐标系中沿着所述孔的轴线的方向；

步骤4，根据步骤1中所建立的所述线孔接触力觉模型、步骤2中所建立的坐标系间的所述传递关系，步骤3中所推导出的所述判断接触状态的方法，在进行向所述孔插入所述线的控制之前，分析所述线相对于所述孔的偏移方向、距离、偏转方向、角度分别与所述传感器接收到的所述测量坐标系的三个方向上的力之间的关系作为调整策略；

步骤5，根据所述调整策略，进行所述模糊控制器的设计；

步骤6，在进行向所述孔插入所述线的控制过程中，根据传感器反馈信息、所述线的末端相对于所述孔的相对位置信息，来判断所述线与所述孔是否产生接触，若产生接触则进入寻孔阶段，若未接触则所述机器人继续进行朝向所述孔的前移直到产生接触；

步骤7，在所述寻孔阶段，根据所述传感器检测到的力信息，执行所述进行线孔接触力觉模型与位移调整模糊控制器融合的步骤，并且控制所述机器人以使其在所述线与所述孔的接触点进行位移调整时先后退一个固定步长，再根据所述位移调整模糊控制器的输出进行相应的位移误差补偿，并且执行所述进行参数自校正的步骤；

步骤8，使所述机器人继续在所述x方向上前移，直到所述传感器的y方向力信号及z方向力信号满足需要进行角度调整的条件，并进入孔内调整阶段，执行所述进行线孔接触力觉模型与角度调整模糊控制器融合的步骤，控制所述机器人以使其根据所述角度模糊控制器的输出进行相应角度误差补偿，同时通过控制所述机器人的运动以使所述线在所述孔内向前插入一段固定位移，并且执行所述进行参数自校正的步骤，所述角度调整阶段结束后，使所述机器人继续在所述x方向上前移，所述y方向及所述z方向是在所述测量坐标系中与所述x方向正交的方向，且所述y方向与所述z方向正交；

步骤9，利用所述传感器的力信息，根据力释放原理判断所述线向所述孔中的插线是否完成，若完成则停止所述插线，否则使所述机器人继续向所述x方向进行插线直到完成插线。