[发明专利]一种基于圆锥运动的轴孔力控装配搜孔方法及系统

说明书

本申请涉及但不限于工业机器人技术领域，尤其涉及一种基于圆锥运动的轴孔力控装配搜孔方法及系统，应用于轴孔力控装配系统，系统包括：控制器、机械臂、传感器、轴件、以及孔件；轴件和传感器均设置于机械臂的末端，传感器用于检测轴件的六轴力/力矩，传感器与控制器通信连接；该方法包括：控制机械臂的末端靠近孔位，以使轴件底面与孔件平面平行且轴件底面中心点投影落在孔件所在圆内；采用圆锥运动方式进行探测，以确定轴件的圆锥运动区；控制轴件在圆锥运动区做圆锥运动，以确定孔位方向；控制轴件沿孔位方向进行直线运动，直至检测到轴件在其轴线方向的力小于第一阈值，确定搜孔成功；本申请搜孔时间较短且搜孔节拍稳定的搜孔方法。

技术领域

本申请涉及但不限于工业机器人技术领域，尤其涉及一种基于圆锥运动的轴孔力控装配搜孔方法及系统。

背景技术

据相关统计，精密装配作业在整个生产周期中占30％的成本开销、50％的时间开销。现阶段，精密装配作业主要还是通过工人手动装配，产品的装配效率主要受到工人人数和工人熟练度等因素的影响。工人越多，装配熟练度越高，企业的整体生产效率会越高，但随之而来的人工费用、管理费用、维护费用也会越高。工业机器人因其高精高速、环境适应性好、成本低的优点，是未来装配作业的理想载体。

机器人装配按待装配零件的几何特征可分为：圆柱形轴孔件装配、方形轴孔件装配、不规则几何外形轴孔件装配。圆柱形轴孔件在工业生产中最为常见，如轴和轴承、轴和齿轮等，因此对圆柱形轴孔件装配技术的研究对推广机器人装配技术的发展与应用具有巨大的促进、基础作用。而一般需要人工操作的装配场景在采用机器人替代时，都需要机器人也具备相同的外界感知能力，比如力觉、视觉等，无外界感知的传统机械臂进行精密装配作业，容易发生设备损坏。

不管待装配件的几何外形特征如何，应用工业机器人实现装配的一般流程含有三个阶段，分别是：接近阶段、搜孔阶段、插孔阶段。接近阶段和插孔阶段如字面含义所言，分别是轴件与孔件相互接近的过程。搜孔阶段对于高精度装配作业而言是必不可少的。一般情况下，轴件在插孔前与孔件上孔的相对位姿较理想情况下是有一些误差的，造成该误差的因素有很多，比如机器人的运动定位误差、轴件和孔件的安装定位误差。上述误差会造成轴件和孔件间没有“对齐”，此时如若不加调整，直接控制轴件插孔，则装配作业必会失败，严重情况下会损坏机器人。搜孔阶段就是一个让轴件和孔件“对齐”的阶段，也是精密装配过程中非常重要的一个阶段。

因此，有必要针对以上现有技术存在的问题，对装配任务中的搜孔策略进行改进，提供一种搜孔时间较短且搜孔节拍稳定的搜孔方法。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请实施例提供了一种基于圆锥运动的轴孔力控装配搜孔方法及系统，基于圆锥运动的轴孔装配搜孔策略，其速度优于常规搜孔装配方法(螺旋线寻孔与方波寻孔)，且搜孔节拍稳定。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于圆锥运动的轴孔力控装配搜孔方法，所述方法应用于轴孔力控装配系统，所述轴孔力控装配系统包括：控制器、机械臂、传感器、轴件、以及孔件；所述轴件和传感器均设置于所述机械臂的末端，所述传感器用于检测所述轴件的六轴力/力矩，所述传感器与所述控制器通信连接；

所述方法包括以下步骤：

控制机械臂的末端靠近孔位，以使轴件底面与孔件平面平行且轴件底面中心点投影落在孔件所在圆内；

采用圆锥运动方式进行探测，以确定轴件的圆锥运动区；

控制轴件在圆锥运动区做圆锥运动，以确定孔位方向；

控制轴件沿所述孔位方向进行直线运动，直至检测到轴件在其轴线方向的力小于第一阈值，确定搜孔成功。

在一些实施例中，所述采用圆锥运动方式进行探测，以确定轴件的圆锥运动区，包括：