多零件轴孔精密过盈装配

为了实现多圆环零件的高精度轴孔过盈配合装配,研制了基于力传感器、光栅尺和工业内窥镜的精密装配及检测系统.设计了柔顺夹持机构,克服了被装配零件与模具装配孔之间的径向定位偏差所引起装配卡阻,提出了装配力/刚度位置补偿方法,在被装配零件外径有10μm制造公差的情况下实现了精确定位.对狭小无照明空间内零件的在线检测,应用内窥镜解耦视觉检测方法,通过控制内窥镜移动的光栅尺的位置信息和采集到的图像信息获得被装配环片的精确位置信息.装配和检测实验表明:圆环零件装配的误差在-9.4～6.1μm之间,内窥镜检测的不确定度在-1.7～8.2μm之间.所研制的系统能够满足圆环类零件的精密装配及检测要求.     

圆轴孔机器人主动装配方法的研究

对圆轴孔主动装配过程中的几何关系和力学关系进行了分析,导出了装配侧向误差与装配作用力及力矩间的关系。提出了一种搜索找孔和补偿轴孔角度误差的主动装配方法,有效地防止了楔紧、卡阻,并利用腕力传感器在AdeptOne机器人上进行了相应装配实验,实现了直径20 mm、间隙3 ìm、侧向误差4.0 mm的轴孔装配作业。     

基于力/位混合控制的工业机器人精密轴孔装配

为了研究工业机器人在高精密装配领域的应用,针对高精密装配中典型的轴孔装配问题,提出精密轴孔装配流程以及新的力/位混合控制策略实现方式：装配流程包括搜孔、插入、完成3个阶段;新的力/位混合控制策略是基于伺服速度环实现,与传统基于伺服位置环实现的力控制系统相比较具有更大的系统带宽,控制系统结构简单,方便实现,也可以把速度信号进行积分,转化为伺服位置环控制的实现方式,开展仿真和实验以验证方法的有效性,仿真结果表明,基于速度环实现的力控制能够更好地跟踪更高频率的正弦给定信号,具有较好的力跟踪性能.实验采用工业机器人大臂减速机的装配,实验结果表明,采用力/位混合控制方法和螺旋搜孔的方式能够顺利地找到装配孔,很好地完成轴孔装配作业.     

基于自抗干扰的装配机器人阻抗控制技术

为了提升机器人装配作业的精确性和柔顺性,提出改进型自抗扰阻抗控制策略. 该策略通过自抗扰控制器生成新期望力来调整机器人末端工具坐标系的位置,实现精确的力跟踪. 通过扰动观测器观测环境信息并补偿控制系统的期望力,提高控制系统对环境参数的适应性. 引入阻抗模型改进扰动观测器,使观测器的响应速度增大,力跟踪的精度提高. 基于六自由度机器人的精密轴孔装配实验结果表明,与传统阻抗控制相比,基于自抗扰控制（ADRC）的阻抗控制能够在较小的接触力误差下完成装配,且基于改进型自抗扰控制的阻抗控制的力平均误差比改进前自抗扰控制减小12.0%~28.2%.     

基于力/位混合控制的工业机器人精密轴孔装配

为了研究工业机器人在高精密装配领域的应用,针对高精密装配中典型的轴孔装配问题,提出精密轴孔装配流程及新的力/位混合控制策略实现方式:装配流程包括搜孔、插入、完成3个阶段;新的力/位混合控制策略基于伺服速度环实现,与传统基于伺服位置环实现的力控制系统相比较具有更大的系统带宽,控制系统结构简单,方便实现,也可以把速度信号进行积分,转化为伺服位置环控制的实现方式,具有很大的工程应用价值.开展仿真和实验,以验证方法的有效性.仿真结果表明,基于速度环实现的力控制能够更好地跟踪更高频率的正弦给定信号,具有较好的力跟踪性能.实验采用工业机器人大臂减速机的装配,实验结果表明,采用力/位混合控制方法和螺旋搜孔的方式能够顺利地找到装配孔,并能够很好地完成轴孔装配作业.     

基于参数优化的机器人花键装配偏角感知识别方法

针对花键装配过程中存在轴孔偏角引起的卡阻导致装配成功率低的问题,提出基于参数优化的机器人花键装配偏角感知识别方法. 根据花键装配的特点,利用力传感器采集花键装配过程中的力/力矩信号,基于混合鲸鱼优化算法(HWOA)的极限学习机(ELM)识别偏角的力信号并构建偏角经验库. 结合支持向量数据描述(SVDD)算法,实现了未定义偏角的感知和偏角经验库的自我更新,以及用偏角的感知识别指导机器人完成花键装配任务. 实验结果表明,所提方法对未定义偏角感知成功率和对已知偏角的识别精度分别为98.8%、98.12%,能有效指导机器人进行花键装配.     

容差柔顺手的设计与研究

分析了机器人手爪刚度对轴孔装配作业中装配力的影响,在此基础上设计了一种原理和结构全新的柔顺装配装置一容差柔顺手,并在ＰＵＭＡ－２６２机器人上,完成了精密配合轴孔的装配作业。     

工业机器人自动钻孔及锪窝一体化加工

为了提高工业机器人制孔的位姿精度,控制锪窝深度误差,利用激光跟踪仪跟踪机器人位姿,获得位姿偏差,并对机器人位姿偏差进行补偿,提高机器人制孔的位姿精度;利用光栅尺构成闭环控制系统,将制孔过程中机器人与工件变形引起的误差补偿到制孔刀具的进刀位置,从而保证埋头螺栓孔的锪窝深度.采用该跟踪、补偿系统在平面试验件和曲面试验件上进行了工业机器人制孔位置精度和锪窝深度补偿加工试验.结果表明,机器人的位置精度和角度精度达到0.05 mm和0.05°,锪窝深度误差控制在0.03 mm以内.     

精密装配用并联机器人标定及机构误差分析

为了提高手机摄像头的装配精度,设计开发一款用于精密装配的小型并联机器人,并对机器人进行标定以及机构误差分析.用数值方法推导机器人的正逆运动学模型和误差模型,并探讨机器人运动学模型和误差补偿模型衔接的问题;设计在桥式三座标测量机上进行测量标定的方法,并对机器人进行标定实验;从机构角度对机器人的间隙误差来源进行分析,分析机器人构型对间隙误差的约束,并对机器人进行重复定位精度测试.经过标定及机构误差控制,机器人位姿坐标的最大位移误差由0.345 9 mm降为0.012 1 mm,最大转角误差由0.007 3 rad降为0.001 1 rad,重复定位精度为0.004 8 mm.实验结果表明该标定方法及机构误差分析方法能有效提高机器人的精度.     

经济型气动机器人任意位置准确定位及提高定位精度的方法研究

本文对经济型气动机器人难于实现任意位置准确定位的问题,进行了初步的研究与试验。建立了包含4N个结构参数与运动参数误差引起的气动机器人手部动态误差的数学模型,分析了关节间隙,构件的加工、装配误差、弹性变形、控制系统、检测系统的误差以及由于空气的可压缩性引起的误差,提出了提高定位精度的方法,研制了经济型气动机器人任意位置准确定位装置,其重复位置精度达到±0.5～0.8mm,有效地减小了误差和定位时的冲击,实现了经济型气动机器人任意位置的准确定位,为气动机器人的轨迹控制,扩大应用范围创造了条件。