[发明专利]全方位零件装配误差自适应补偿系统

说明书

本发明提供一种全方位零件装配误差自适应补偿系统，包括安装基座、模块化XY并联柔性运动平台、六自由度柔性运动平台、三自由度倾角误差补偿装置和气动自适应机械手；安装基座位于所述模块化XY并联柔性运动平台的上方，与模块化XY并联柔性运动平台相连接；六自由度柔性运动平台位于安装基座及模块化XY并联柔性运动平台之间，固定于模块化XY并联柔性运动平台上；三自由度倾角误差补偿装置通过贯穿模块化XY并联柔性运动平台的直杆与六自由度柔性平台相连接；自适应机械手位于所述三自由度倾角误差补偿装置远离六自由度柔性运动平台的一侧，与三自由度倾角误差补偿装置相连接。本发明的结构简单紧凑、可全方位消除零件装配误差。

技术领域

本发明涉及机械技术领域，特别是涉及一种全方位零件装配误差自适应补偿系统。

背景技术

精密装配是一种对装配零件之间的配合精度要求非常高的装配作业。长期以来，零件的精密装配一直是精密制造的重要环节，装配环节的质量对产品的性能有着重要的影响。随着科学技术的高速发展，零件装配的自动化水平越来越高，主要体现在大批量零件装配、保证产品质量及其稳定性、提高劳动生产率以及降低生产成本等方面。在零件精密装配的工作模式中轴孔类零件的装配作业在整个装配中占主要部分，例如销轴与轴孔、轴承与轴等装配都属于轴孔装配。然而，在机器人进行这类精密装配作业时，由于装配环境的不确定性，甚至出现突发状况，装配件之间即使出现微小的偏差，都有可能导致装配件无法完成装配，甚至损坏装配件及周边设备。

目前，实现精密装配的方式主要有主动和被动两种方式。前者包含驱动器、传动机构、传感器(视觉、触觉和力觉等传感器)及控制器等，装配系统利用多种传感器对装配信息进行检测，并将信息反馈到控制器中，通过控制算法实现对驱动器的精密控制。这种主动装配方式主要依靠精密设备来提高装配精度和效率，设备的性能直接影响着装配效果。这种方式在技术上有较高难度，并且在经济上也不可行。被动装配方式是一种利用柔性/弹性机构在装配力的作用下产生被动变形以消除零件装配误差的方式，不难看出这种自适应装配方式不需要精密设备和复杂的控制算法，因此目前已成为装配领域的研究热点。

现有的被动式自适应装配系统主要具有以下三个问题：一、自适应误差范围较小，尤其是沿x/y/z三个方向的倾角误差补偿能力有限，因此其应用范围受限；二、只能对某几个方向的装配误差进行补偿，因此这种装配系统只能针对某种特定的场合，不具有通用性。对于空间六自由度运动(三个平移和三个转动)，只有沿竖直方向的运动误差不需要补偿，其余沿五个方向的装配误差都需要由自适应补偿装置自身来消除，因此补偿装置必须具有五个被动自由度；三、装配系统除了包含消除装配误差的补偿装置以外还需要一个机械抓手来抓取或释放零件。工业上常采用夹持器抓手，这种抓手虽然简单，但是均为对心抓取，即各手指同时运动或停止，彼此之间无法协同运动。在抓取装配零件时，如果机械手与零件之间即使存在微小位置误差，都会导致较大的接触力，进而对零件或机械手造成破坏。虽然现在已经涌现出多种多样的自适应机械手，它们可以自动适应零件形状并消除机械手与零件之间的位置误差，但是它们通常具有结构复杂、成本高等缺点。此外，虽然软体自适应机械手简单低廉，但因其冗余自由度过多而无法用于精密装配。

发明内容

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种全方位零件装配误差自适应补偿系统，用于解决现有技术中的自适应装配系统存在的上述问题。

本发明提供一种全方位零件装配误差自适应补偿系统，包括安装基座、模块化XY并联柔性运动平台、六自由度柔性运动平台、三自由度倾角误差补偿装置和气动自适应机械手；所述安装基座位于所述模块化XY并联柔性运动平台的上方，且与所述模块化XY并联柔性运动平台相连接；所述六自由度柔性运动平台位于所述安装基座及所述模块化XY并联柔性运动平台之间，且固定于所述模块化XY并联柔性运动平台上；所述三自由度倾角误差补偿装置通过贯穿所述模块化XY并联柔性运动平台的直杆与所述六自由度柔性平台相连接；所述气动自适应机械手位于所述三自由度倾角误差补偿装置远离所述六自由度柔性运动平台的一侧，且与所述三自由度倾角误差补偿装置相连接。