[发明专利]一种基于六维力感知的低应力装调系统及方法

说明书

一种基于六维力感知的低应力装调系统及方法，通过提前计算装配轨迹，利用六维力感知时时反馈装配体装配轨迹动态并校准路径，达到以六维力感知进行装配体拼接、扩展、到位锁定的目的，能够自主调整装配体轨迹姿态，完成装配作业，解决了传统装配技术中依靠标定路径或人为判定容易出现的装配精度较低、难以完整装配到位的问题，结构稳定，装配精度更高。

技术领域

本发明涉及一种基于六维力感知的低应力装调系统及方法，属于装备及通 用机械领域。

背景技术

基于六维力感知装调工艺具备超低应力、较高测量精度和超快的响应时间， 适用于航空、航天、交通、船舶、国防等领域大型装配体拼接、扩展、到位的 工艺方法，本发明特别适用于航天器空间在轨自主交会对接作业，在此工艺实 施全流程中，可控制装配全过程中最低装配应力，避免装配体发生摩擦、挤压、 碰撞等应力过大引起的装配事故发生。本工艺方法使用的机械臂是KR 150R3100prime型工业机械臂，具有路径规划可自主作业，手持器人工操控作 业两种模式。使用ATI Mini58 SI-2800-120型号六维力传感器，该传感器灵敏 度高、耦合误差低、单向线性好、响应时间短，对空间装配体运动位置感知模 拟，时时测量位置、反馈操控终端，操控终端数据处理、矫正轨迹、发送指令、 从而时时矫正装配路径，避免在装配全流程中过应力发生。

为适应航空、航天、交通、船舶、国防等领域大型装配体间拼接、扩展， 到位锁定，传统装配技术，费时费力操作到位精度误差大，依靠标定路径或人 为判定，不能有效丈量装配是否到位，不能精确测量到位力值力矩。特别在航 天器空间交会对接时，靠标定和规划好的路径，不能时时检测航天器在轨运行 轨迹，不能提前排除运行轨迹中存在的干涉、摩擦、碰撞。传统装配工艺方法 既不能精确确定力值，也不能准确确定力矩，大大增加了装配中过应力导致的 灾难性事故发生。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统装配技术仅依靠标 定路径或人为判定，装配精度较低且难以完整装配到位的问题，提出了一种基 于六维力感知的低应力装调系统及方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于六维力感知的低应力装调系统，包括计算控制终端模块、机械臂 控制器、机械臂、六维力感知模块、末端执行器、装配空间，其中：

六维力感知模块：在装配元件于装配空间内的装配过程中，实时测量装配 元件与装配空间接触位置三维力数据信息及三维力矩数据信息，将所得信息发 送至计算控制终端模块；

计算控制终端模块：根据装配任务需求向机械臂控制器发送预设控制指令， 同时接收六维力感知模块发送的三维力数据信息及三维力矩数据信息，并于装 配元件装配过程中根据所得数据信息进行装配阶段状态实时检测，若当前装配 阶段装配状态满足当前装配阶段装配条件，则继续向机械臂控制器发送预设控 制指令，否则重新设定新的轨迹调整指令并发送至机械臂控制器；

机械臂控制器：接收计算控制终端模块发送的预设控制指令，根据该控制 指令控制机械臂实施装配元件的装配，若接收到计算控制终端模块发送的轨迹 调整指令，则根据轨迹调整指令对速度、位姿、轨迹进行调整并继续实施装配；

机械臂：在机械臂控制器的控制下实施对装配元件的装配；

六维力感知模块：对装配元件与装配空间接触位置的三维力数据信息及三 维力矩数据信息进行测量，并将所得测量信息发送至计算控制终端模块；

装配空间：根据装配任务需求与装配元件匹配设置。

所述机械臂末端设置有机械臂末端执行器，通过机械臂带动并用于抓取装 配产品并于装配空间上进行装配。

所述六维力感知器安装于机械臂与机械臂末端执行器之间，对装配元件与 装配空间接触位置的三维力及力矩进行实时监测。