基于接觸力-姿態模型的機器人非剛體軸孔裝配偏角預測方法①

胥 芳 沈一豐 陳教料 王佳才

(浙江工業大學機械工程學院 杭州 310014)

0 引言

近年來隨著機器人技術的快速發展,工業機器人已逐漸成為智能制造領域不可或缺的裝備和手段[1]。而機器人裝配作為智能制造過程的重要環節,其裝配質量的優劣直接影響產品最終的使用性能與品質。

在機器人裝配任務中,軸孔類零部件的裝配是其主要的工作形式。如軸承的裝配、PCB 板的裝配以及汽車輪轂的裝配等都是典型的不同形狀的軸孔裝配[2]。為了提高機器人裝配質量和效率,很多學者以軸孔裝配為對象對機器人裝配過程進行了研究。劉文瑛和胡文鋒[3]應用模式識別原理建立力-位置模型,結合模型控制機器人調整裝配軸的位置并實現軸孔裝配。文獻[4,5]通過對帶倒角軸孔裝配過程進行幾何和動態平衡的推導,建立了包括重力、慣性以及裝配速度等多個因素的動力學模型,能夠較好地了解動態裝配的機理。胡建元等人[6]建立了考慮粘滑現象的通用動力學模型。Vartanov 等人[7]基于拉格朗日方程建立動態裝配過程的數學模型,同時應用低頻振動和自適應夾持器來擴展機器人的裝配能力。Zhang 等人[8]對柔性雙軸裝配過程的卡阻特性進行了研究,通過分析不同階段的接觸狀態和干擾狀態,建立了接觸力和零件姿態的對應關系,提出了相應的裝配策略。以上諸多研究均針對剛性裝配件或者針對帶有柔順裝置的裝配過程展開,但是不同于剛性零件,非剛體零件在裝配時由于接觸力的作用會產生彈性形變,剛體裝配模型無法體現非剛體裝配特性,故上述方法對非鋼體裝配均不適用。……