[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

说明书

本发明涉及面向3C装配的双模块协作机器人协调装配系统及规划方法。其中的系统包括支撑柜和双模块协作机器人。所述的双模块协作机器人包括下半部分的3‑PSS/S三自由度纯转动机构和上半部分的六自由度并联机构。其中的方法包括步骤：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，确定机器人的基坐标在统一世界坐标系下的位姿转换关系；基于各个阶段不同的协调运动要求和任务目标，分别规划所述两个阶段中的双模块协作机器人的运动轨迹；将上述两个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，使机器人关节运动轨迹高阶连续。

技术领域

本发明涉及3C机器人装配技术领域，特别涉及一种双模块协作机器人协调装配的系统及规划方法。

背景技术

在3C产品制造业中，产品装配是制造过程的最后环节，产品性能好坏与装配的质量高低有很大的关系。由于人工装配工作量大，消耗工时长，长时间重复单调的工作使得装配质量难以保证，而工业机器人重复定位精度高，能在恶劣的工作环境下完成重复单调的工作，保证产品质量的一致性，因此研究面向3C产品装配行业的机器人具有非常重要的现实意义。

研究适用于装配作业的工业机器人是行业目前的重点问题，3C产品自动化装配将会成为制造行业的必然选择。装配环节对于产品的精度要求高，技术和研发门槛相对较高，现阶段3C行业应用的机器人多是完成焊接、搬运和分拣等简单工作，因为受限于体型、速度、精度及价格等方面的因素，现有的传统工业机器人不能满足3C装配高效率、高精度、高柔性以及低成本的问题。

为了满足高精度、灵巧性、无碰撞、快速平稳等要求，需要从3C装配工艺的角度出发，有针对性的提出符合3C装配特点的指标。

发明内容

本发明提供一种面向3C装配的双模块协作机器人协调装配系统及基于该系统的规划方法，旨在至少解决3C装配过程中所面临的上述技术问题。

本发明的技术方案涉及一种面向3C装配的双模块协作机器人协调装配系统，包括支撑柜和至少一个双模块协作机器人。所述的支撑柜为具有顶部和下部的L形柜；所述的双模块协作机器人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的下部支撑，并且所述的从机器人由支撑柜的顶部支撑；所述的主机器人包括3-PSS/S三自由度纯转动机构，所述的从机器人包括六自由度并联机构，其中在所述的六自由度并联机构和所述的3-PSS/S三自由度纯转动机构之间设有装配区域，该装配区域具有装配件固定工具，用于保持一个或多个待装配件。

根据本发明的一些方面，所述的面向3C装配的双模块协作机器人协调装配系统，还包括容纳在所述的支撑柜中的与所述的双模块协作机器人关联的电气设备，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继电器、开关按钮、指示灯、风扇等弱电设备，用于在支撑柜操纵的控制逻辑；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。

本发明的技术方案还涉及一种基于上述的协调装配系统的装配运动规划方法。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，确定机器人的基坐标在统一世界坐标系下的位姿转换关系；

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，分别规划所述两个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；