[发明专利]用于高精度无固定装置组装的系统和方法

说明书

本文公开了用于高精度无固定装置组装的系统和方法，可以描述一种在组装系统中定位一个或多个机械手臂的方法。例如，用于机械手组装的系统可以包括第一机械手、第二机械手和控制单元。控制单元可以被配置为接收接近第二目标位置的第一目标位置。这些位置可以指示机械手将特征定位在何处。控制单元可以被配置为：计算第一子部件的第一特征的第一计算位置；测量第一子部件的第一特征的第一测量位置；确定第一计算位置与第一测量位置之间的第一变换矩阵；利用第一机械手将第一子部件的第一特征重新定位到第一目标位置，该重新定位基于第一变换矩阵。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月17日提交的发明名称为“用于高精度无紧固件组件的系统和方法”的美国申请No.16/222,926的优先权，其通过引用明确地整体并入本文中。

技术领域

本公开涉及诸如汽车、卡车、火车、船舶、飞行器、摩托车、轨道交通系统等的运输结构，更具体地涉及用于使用机械臂执行操作的技术。

背景技术

诸如汽车、卡车或飞行器的运输结构采用了大量的内部和外部节点。这些节点为汽车、卡车或飞行器提供了结构，并且适当地承担如加速和制动的各种动作产生的或引起的多种不同类型的力。这些节点还提供了支撑。尺寸和形状变化的节点可以集成到运输结构中，例如提供板件、挤出件和/或其它结构之间的接口。因此，节点为运输结构的一体构件。

大多数节点必须以巧妙设计的方式牢固联接或接合到其它构件或结构。为了牢固地连接节点与其它构件或结构，可以对节点进行一个或更多个处理以制备与其它构件或结构连接的节点。例如，可以在接口处对节点进行机械加工以连接不同的其它构件或结构。这些处理的更多示例包括表面制备操作、热处理、电涂覆、电镀、阳极处理、化学蚀刻、清洗、支撑件移除、以及粉末移除等。

为了制造运输结构(例如车辆、飞行器以及轨道交通系统等)，可以在节点被制造后执行一个或更多个组装操作。例如，节点可以与构件连接例如为了形成运输结构的一部分(例如车辆底盘等)。这种组装会涉及到组装系统一个或更多个公差阈值内的精度，例如为了确保节点与构件牢固地连接，因此可以令人满意地生产运输结构。

机械手装置(例如机械手臂末端工具中心点)执行组装操作时，机械手装置被精准地定位以用于待精准执行的组装操作。例如，与节点接合的机械手臂可以被定位，使得节点与构件精准地连接。因此，需要一种方法，在执行各种组装操作时，能够在组装系统的公差阈值内的一定精度准确地定位至少一个机械手装置(例如机械手臂末端工具中心点)。

发明内容

本公开总体上涉及与运输结构的生产相关联地执行的组装操作。这样的组装操作可以包括节点(例如，增材制造的节点)与零件和/或其他结构的连接。因为运输结构需安全、可靠等等，所以准确地执行与运输结构的生产相关联的各种组装操作的方法可能是有益的。可以由至少一个机械手臂来执行这种用于各种组装操作的方法，机械手臂可以经由计算机生成的指令来指示。因此，计算机可以实现各种技术以生成用于至少一个机械手臂的指令，其使得至少一个机械手臂在执行各种组装操作时正确地定位。

在本公开中，可以描述用于定位机械手臂的系统和方法。在一个方面，机械手组装方法包括接收指示第一机械手将第一子部件的第一特征定位在何处的第一目标位置。第一目标位置可以接近第二目标位置，第二目标位置指示第二机械手将第二子部件的第二特征定位在何处，从而当第一子部件和第二子部件与处于第一位置的第一子部件的第一特征和处于第二位置的第二子部件的第二特征联接在一起时形成部件。该机械手组装方法还包括计算第一子部件的第一特征的第一计算位置以及测量第一子部件的第一特征的第一测量位置。另外，该机械手组装方法包括：确定第一计算位置与第一测量位置之间的第一变换矩阵；以及利用第一机械手将第一子部件的第一特征重新定位到第一目标位置。该重新定位可以基于第一变换矩阵。