在工業(yè)生產(chǎn)中裝配自動(dòng)化具有重要意義,盡管通過傳統(tǒng)力控制方法,機(jī)械臂自主裝配已在部分行業(yè)中得到應(yīng)用,但隨著一般制造業(yè)對(duì)柔性化要求不斷提高,僅通過示教再現(xiàn)和力控制的裝配方法體現(xiàn)出越來越多的局限性,尤其是在一類細(xì)長(zhǎng)軸裝配中。本文圍繞以細(xì)長(zhǎng)軸和深孔為對(duì)象的軸孔裝配所具有的特點(diǎn),針對(duì)軸孔對(duì)準(zhǔn)和軸孔接插兩個(gè)階段中各自存在的問題,通過引入非接觸式單目固定相機(jī)的視覺反饋,設(shè)計(jì)了面向細(xì)長(zhǎng)軸軸孔裝配的機(jī)械臂感知和控制方法。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.在細(xì)長(zhǎng)軸軸孔對(duì)準(zhǔn)中,由于細(xì)長(zhǎng)工具在非垂直裝配中可能發(fā)生的塑性形變和彈性形變會(huì)改變工具參數(shù),造成末端位姿精確控制的困難,本文提出了基于視覺伺服的形變細(xì)長(zhǎng)軸軸孔對(duì)準(zhǔn)方法。該方法選取了細(xì)長(zhǎng)軸末端在圖像上投影形成的兩個(gè)點(diǎn)和兩條直線作為圖像特征,并對(duì)末端形變量進(jìn)行建模,推導(dǎo)了圖像特征與機(jī)械臂關(guān)節(jié)的微分運(yùn)動(dòng)關(guān)系,在深度獨(dú)立視覺伺服框架下設(shè)計(jì)了自適應(yīng)控制器并證明其穩(wěn)定性。該方法不需要標(biāo)定工具參數(shù),也不需要細(xì)長(zhǎng)軸長(zhǎng)度和材料等參數(shù)的先驗(yàn)知識(shí),當(dāng)圖像特征收斂至期望特征時(shí)即完成了軸孔對(duì)準(zhǔn)。2.在細(xì)長(zhǎng)軸軸孔接插中,接插行程往往較長(zhǎng),為了減小對(duì)環(huán)境模型的依賴性,并在工具參數(shù)未知的情況下... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

–1煉鋼連鑄平臺(tái)測(cè)溫取樣中的細(xì)長(zhǎng)軸孔裝配.

圖 1–2 軸孔裝配條件分析示意圖.Fig 1–2 Condition Analysis of Peg-hole Assembly.裝配作業(yè)往往可以分成兩個(gè)階段：軸孔對(duì)準(zhǔn)階段和軸孔接插階段。對(duì)準(zhǔn)階段，是指機(jī)械臂攜帶軸系工具運(yùn)動(dòng)到孔口位置，同時(shí)軸線方程，通過分析易知成功的軸孔裝配在對(duì)準(zhǔn)完成時(shí)需要滿足必要條件 R r Rμ，該過程實(shí)際上不與環(huán)境發(fā)生接觸，可以看作自由空間精確控制問題。對(duì)于環(huán)境已知情況下已標(biāo)定參數(shù)的剛性工具，軸孔械臂示教完成，但對(duì)于細(xì)長(zhǎng)軸工具在非垂直裝配任務(wù)中，工具末端變，并且形變大小與機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)有關(guān)，造成對(duì)工具末端精確控制困模量無窮大（純剛性）的材料不存在，任何材料的軸系工具隨著長(zhǎng)減小都會(huì)產(chǎn)生形變，研究對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸形變魯棒的軸孔對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)一類普遍的意義。接插階段，是指軸系工具末端進(jìn)入孔系工件后至插入到指定深度的對(duì)接插是有利的，然而細(xì)長(zhǎng)軸的裝配任務(wù)往往需要插入較長(zhǎng)的行程性孔中，細(xì)長(zhǎng)軸軸線與孔軸線的偏差必須滿足 θ < R r l，隨

軸孔裝配作業(yè)往往可以分成兩個(gè)階段：軸孔對(duì)準(zhǔn)階段和軸孔接插階段。軸孔對(duì)準(zhǔn)階段，是指機(jī)械臂攜帶軸系工具運(yùn)動(dòng)到孔口位置，同時(shí)軸線方向與孔軸齊的過程，通過分析易知成功的軸孔裝配在對(duì)準(zhǔn)完成時(shí)需要滿足必要條件 ε < R θ < R r Rμ，該過程實(shí)際上不與環(huán)境發(fā)生接觸，可以看作自由空間中對(duì)工具位姿的精確控制問題。對(duì)于環(huán)境已知情況下已標(biāo)定參數(shù)的剛性工具，軸孔對(duì)準(zhǔn)可以通過機(jī)械臂示教完成，但對(duì)于細(xì)長(zhǎng)軸工具在非垂直裝配任務(wù)中，工具末端受重力影發(fā)生形變，并且形變大小與機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)有關(guān)，造成對(duì)工具末端精確控制困難。由于中彈性模量無窮大（純剛性）的材料不存在，任何材料的軸系工具隨著長(zhǎng)度增加、慣性矩減小都會(huì)產(chǎn)生形變，研究對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸形變魯棒的軸孔對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)一類非垂直裝務(wù)具有普遍的意義。軸孔接插階段，是指軸系工具末端進(jìn)入孔系工件后至插入到指定深度的過程，材性往往對(duì)接插是有利的，然而細(xì)長(zhǎng)軸的裝配任務(wù)往往需要插入較長(zhǎng)的行程，通過分知在剛性孔中，細(xì)長(zhǎng)軸軸線與孔軸線的偏差必須滿足 θ < R r l，隨著接插的對(duì)力控制的要求提高。除此之外，工具參數(shù)不精確、孔壁內(nèi)部加工精度不高等情況的裝配失敗問題會(huì)在工具長(zhǎng)、孔壁長(zhǎng)、裝配行程長(zhǎng)的任務(wù)中更為突出，針對(duì)這些問究長(zhǎng)行程的軸孔接插方法，旨在消除部分強(qiáng)假設(shè)，將其推廣應(yīng)用到非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]力傳感器結(jié)合機(jī)器人實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)軸精密裝配[J]. 索利騫.  機(jī)械研究與應(yīng)用. 2013(04)
[2]位置、力反饋和視覺融合控制的機(jī)器人軸孔裝配[J]. 席文明,顏景平,羅翔.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2001(05)
[3]在機(jī)器人軸孔裝配中應(yīng)用力傳感器搜索找孔研究[J]. 趙錫芳,周鑒如,李小兵.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 1995(05)



本文編號(hào)：3285886