[发明专利]面向3C装配的双模块协作机器人协调装配系统及规划方法

权利要求书

1.一种面向3C装配的双模块协作机器人协调装配系统的装配运动规划方法，所述面向3C装配的双模块协作机器人协调装配系统包括支撑柜(106)和至少一个双模块协作机器人(107)，

所述的支撑柜(106)为具有顶部和下部的L形柜；

所述的双模块协作机器人(107)包括下半部分的主机器人和上半部分的从机器人，所述的主机器人由支撑柜(106)的下部支撑，并且所述的从机器人由支撑柜(106)的顶部支撑；

所述的主机器人包括3-PSS/S三自由度纯转动机构(102)，所述的从机器人包括六自由度并联机构(101)，其中在所述的六自由度并联机构(101)和所述的3-PSS/S三自由度纯转动机构(102)之间设有装配区域，该装配区域具有装配件固定工具(105)，用于保持一个或多个待装配件(104)；

还包括容纳在所述的支撑柜(106)中的与所述的双模块协作机器人(107)关联的电气设备，所述的电气设备包括主电路模块、控制电路模块、控制器模块以及伺服模块，其中：

所述的主电路模块包含断路器、空气开关、接触器、滤波器、开关电源；

所述的控制电路模块包含电子继电器、按钮、指示灯；

所述的控制器模块包含运动控制器、端子板、扩展IO模块、电磁阀；

所述的伺服模块包含直线电机和伺服驱动器；

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、通过激光跟踪仪对所述的双模块协作机器人进行基坐标系标定，将激光反射靶球分别放置在双模块协作机器人的末端，找到机器人的工具坐标系，将靶球的偏置量补偿到激光跟踪仪中，再通过最佳拟合的方法得出机器人的基坐标系在世界坐标系下的位姿表示，其中基坐标系标定包括以下步骤：1)将反射靶球安装在六自由度并联机构末端，通过测量得出靶球的反射中心相对于机器人末端的偏置量，补偿回六自由度并联机构的控制器当中；将机器人工具坐标系原点设置在反射靶球的中心，接着采集一组数据作为测量值，同时从六自由度并联机构控制器中读取当前末端在控制器中的位置的标称值，使得两组数据有一一对应的关系；然后采用最佳拟合的方式，得到六自由度并联机构基坐标系在激光跟踪仪下的位姿描述；2)将反射靶球安装在3-PSS/S机构末端，采用绕X和Y轴旋转的方式，计算得到机构的旋转中心以及坐标系位姿；接着采集一组数据作为测量值，同时从控制器中读取当前末端在控制器中的位置的标称值；然后采用最佳拟合的方式得到3PSS/S基坐标系在激光跟踪仪下的位姿描述；3)通过当前拟合出的数据信息，得到两个机器人的基坐标系在激光跟踪仪下的位姿；通过激光跟踪仪自身的坐标系作为中间量，最终计算得出两个机器人之间的基坐标系位姿关系；定义世界坐标系为六自由度并联机构的基坐标系，求解3PSS/S机构在此坐标系下的位姿，其中位姿信息只需要考虑两者之间的相对传递矩阵关系；

B、采集与分析演示人员的实际装配动作来提取装配任务点，并且基于装配准备阶段和装配阶段中各个阶段不同的协调运动要求和任务目标，分别规划所述装配准备阶段和装配阶段中的双模块协作机器人的运动轨迹，其中所述的装配准备阶段为所述的主机器人和从机器人分别夹取待装配件到运动至各自的预备装配点的阶段，其中所述的装配阶段为所述的主机器人和从机器人从预备装配点协调配合运动到结束的装配目标点的阶段；

C、将所述装配准备阶段和装配阶段的机器人运动轨迹整合，将双模块协作机器人实施的装配时间与关节平均脉冲的关联作为多目标优化函数，利用QPSO算法对双模块协作机器人的运动轨迹进行优化，使得机器人的关节的运动轨迹高阶连续。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤B包括：

B1、配置双模块协作机器人的主从控制方式，使得在分配装配动作时主机器人实施主动运动，从机器人实施从动运动；

B2、都在装配准备阶段和装配阶段，并且在关节空间下进行主机器人和从机器人的装配运动轨迹规划；

B3、在装配准备阶段，采用改进快速扩展随机树算法，计算主机器人和从机器人从待机时的初始点到装配准备点之间的无碰撞运动路径，使主机器人和从机器人的末端夹具与待装配件在任务空间中协调运动；

B4、在装配阶段，根据所述的装配任务点转换成关节空间下的任务序列，并且采用非均匀B样条插值的方式，通过对装配轨迹进行插值得到连续的协调装配轨迹，使主机器人和从机器人相互以主从控制方式配合完成具体的装配动作。