在工業(yè)生產中裝配自動化具有重要意義,盡管通過傳統(tǒng)力控制方法,機械臂自主裝配已在部分行業(yè)中得到應用,但隨著一般制造業(yè)對柔性化要求不斷提高,僅通過示教再現和力控制的裝配方法體現出越來越多的局限性,尤其是在一類細長軸裝配中。本文圍繞以細長軸和深孔為對象的軸孔裝配所具有的特點,針對軸孔對準和軸孔接插兩個階段中各自存在的問題,通過引入非接觸式單目固定相機的視覺反饋,設計了面向細長軸軸孔裝配的機械臂感知和控制方法。本文的主要研究內容如下:1.在細長軸軸孔對準中,由于細長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改變工具參數,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長軸軸孔對準方法。該方法選取了細長軸末端在圖像上投影形成的兩個點和兩條直線作為圖像特征,并對末端形變量進行建模,推導了圖像特征與機械臂關節(jié)的微分運動關系,在深度獨立視覺伺服框架下設計了自適應控制器并證明其穩(wěn)定性。該方法不需要標定工具參數,也不需要細長軸長度和材料等參數的先驗知識,當圖像特征收斂至期望特征時即完成了軸孔對準。2.在細長軸軸孔接插中,接插行程往往較長,為了減小對環(huán)境模型的依賴性,并在工具參數未知的情況下... 

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

【文章頁數】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

–1煉鋼連鑄平臺測溫取樣中的細長軸孔裝配.

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)往往可以分成兩個階段：軸孔對準階段和軸孔接插階段。對準階段，是指機械臂攜帶軸系工具運動到孔口位置，同時軸線方程，通過分析易知成功的軸孔裝配在對準完成時需要滿足必要條件 R r Rμ，該過程實際上不與環(huán)境發(fā)生接觸，可以看作自由空間精確控制問題。對于環(huán)境已知情況下已標定參數的剛性工具，軸孔械臂示教完成，但對于細長軸工具在非垂直裝配任務中，工具末端變，并且形變大小與機械臂運動有關，造成對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減小都會產生形變，研究對細長軸形變魯棒的軸孔對準方法對一類普遍的意義。接插階段，是指軸系工具末端進入孔系工件后至插入到指定深度的對接插是有利的，然而細長軸的裝配任務往往需要插入較長的行程性孔中，細長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)往往可以分成兩個階段：軸孔對準階段和軸孔接插階段。軸孔對準階段，是指機械臂攜帶軸系工具運動到孔口位置，同時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準完成時需要滿足必要條件 ε < R θ < R r Rμ，該過程實際上不與環(huán)境發(fā)生接觸，可以看作自由空間中對工具位姿的精確控制問題。對于環(huán)境已知情況下已標定參數的剛性工具，軸孔對準可以通過機械臂示教完成，但對于細長軸工具在非垂直裝配任務中，工具末端受重力影發(fā)生形變，并且形變大小與機械臂運動有關，造成對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度增加、慣性矩減小都會產生形變，研究對細長軸形變魯棒的軸孔對準方法對一類非垂直裝務具有普遍的意義。軸孔接插階段，是指軸系工具末端進入孔系工件后至插入到指定深度的過程，材性往往對接插是有利的，然而細長軸的裝配任務往往需要插入較長的行程，通過分知在剛性孔中，細長軸軸線與孔軸線的偏差必須滿足 θ < R r l，隨著接插的對力控制的要求提高。除此之外，工具參數不精確、孔壁內部加工精度不高等情況的裝配失敗問題會在工具長、孔壁長、裝配行程長的任務中更為突出，針對這些問究長行程的軸孔接插方法，旨在消除部分強假設，將其推廣應用到非結構化環(huán)境中

【參考文獻】：
期刊論文
[1]力傳感器結合機器人實現超長軸精密裝配[J]. 索利騫.  機械研究與應用. 2013(04)
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[3]在機器人軸孔裝配中應用力傳感器搜索找孔研究[J]. 趙錫芳,周鑒如,李小兵.  上海交通大學學報. 1995(05)



本文編號：3285886