[发明专利]一种基于视觉定位和力控制的工业机器人轴孔装配方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉定位和力控制的工业机器人轴孔装配方法，包括：步骤1、工业摄像机读到工件和孔在空间中的位置信息，发送至上位机；步骤2、上位机将位置信息通过逆运动学求得逆解；步骤3、工业机器人前往工件位置抓取工件，抓取后进行重力补偿，然后移动到孔的上方等待装配；步骤4、工业机器人执行轴孔装配任务，实时计算机器人末端的力控位姿偏差，在装配过程中微调工件位姿；步骤5、轴孔装配完成，松开夹爪进行下一项任务；该方法在轴孔位置不明确、缺少人工干预的条件下，依然可以实现轴孔的准确定位和工业机器人力控装配任务。

技术领域

本发明涉及工业机器人的应用，具体的，涉及一种基于视觉定位和力控制的机器人轴孔装配技术。

背景技术

目前的工业机器人基本以位置控制为主，定位精度也非常高，能够达到0.02毫米以内，但是位置控制机器人却很难胜任与外界环境发生接触的任务，装配任务也是发生接触的任务之一。采用位置控制的机器人在轴孔装配过程中，出现微小的定位偏差就会产生非常大的作用力，造成机械臂的损伤。因此工业机器人进行装配任务时，需要一定的柔顺能力，针对轴孔装配中面临的卡阻、楔紧现象。因此，工业机器人的轴孔装配任务中，使工件顺利的插入孔中，又能使接触力保持在安全的范围内，是工业机器人装配需要解决的一个问题。

公开号为CN104057290A的专利公开了一种基于视觉和力反馈控制的机器人装配系统，仅在装配前期的工作中利用视觉和力反馈进行寻孔，但在装配过程中没有涉及。CN102218652A(一种利用机器人柔性实现轴孔装配的装置和方法）利用视觉传感器获取孔的中心位置，提供了一种在工件的位置和方位无法精确固定的情况下，将轴装入工件上的孔中的柔性装置，但该方法在轴孔装配过程中并没有实时监测六维力的信息。

发明内容

为了克服现有技术中螺旋搜孔速度较慢，装配过程中受力较大的问题，本发明的目的是提供一种基于视觉定位和力控制的工业机器人轴孔装配方法。在轴孔位置都不明确的条件下，实现对轴和孔位置信息的获取，插孔过程中通过力控制算法将接触力保持在适当的范围内，最后完成整个轴孔装配任务。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明提供的基于视觉定位和力控制的工业机器人轴孔装配方法，包括工业机器人、控制柜、末端夹具、上位机、工业摄像机以及力传感器。

所述工业机器人与上位机相连接，上位机下发给工业机器人运动指令，工业机器人末端安装力传感器和末端夹具，力传感器与上位机相连接，给上位机发送三个力和三个力矩的信息。所述工业摄像机与上位机相连，向上位机传输图片和轴孔位置信息。

所述轴孔装配过程包括如下步骤：

步骤1、工业摄像机读到工件和孔在空间中的位置信息，发送至上位机；

步骤2、上位机将位置信息通过逆运动学求得逆解；

步骤3、工业机器人前往工件位置抓取工件，抓取后进行重力补偿，然后移动到孔的上方等待装配；

步骤4、执行轴孔装配任务，实时计算机器人末端的力控位姿偏差，在装配过程中微调工件位姿；

步骤5、轴孔装配完成，松开夹爪进行下一项任务；

所述工业机器人为六轴工业机器人，末端可达工作范围内笛卡尔空间中任意的位姿。

所述控制柜包括工业机器人的关节驱动器以及电气柜，可用于执行上位机发送的运动指令。

优选地，所述末端夹具为电动夹爪，可以对工件进行夹持，加持力180N以上。

所述力传感器为六维力传感器，安装在工业机器人末端法兰与末端夹具中间，可测得笛卡尔坐标系下三个方向的力和三个方向的力矩。

所述工业摄像机用于获取装配平台的清晰图像，寻找轴孔位置并反馈给上位机。