圆轴孔机器人主动装配方法的研究

精密装配要求装配对象准确定位，极小的错位常造成过大的装配接触力，从而导致装配零件 卡滞、楔紧、擦伤，甚至损坏零件或设备-机器人虽然通过提高机器人及周边装置的精度可使系 统定位精度有所改善⑴，但提高的精度毕竟有限-与周边装置组成装配系统时，采用柔顺装配技 术，让机器人在装配过程中具有补偿和校正定位误差的能力才是较为实际的解决办法。

目前，利用机器人实现圆轴孔装配有主动法、被动法和主被动法等装配方法主动法基于 传感技术，传感器提供一定的自适应性，能补偿零件的定位误差，并对机器人的运动进行控制和 修正-它允许无倒角、大定位误差、变柔顺操作，与被动方法相比，接触力急剧减小-本文在分 析圆轴孔装配中力的关系基础上，提出了利用力传感器的装配方法，并做了相应的实验-

1圆轴孔装配时的力学分析 1.1假设

本文在装配过程的力学分析中，采用S.N.Smumovic提出的轴孔两维模型及相应假设：轴孔刚 性，即忽略变形；准静态，即忽略惯性力；动静摩擦系数相等另外，假设在找孔阶段角度误 差很小，可忽略不计，此时轴孔间只存在侧向误差，轴孔接触情况如图1所示-同时假设孔对轴的 作用力沿接触面均匀分布，作用力的合力通过接触面的几何中心(形心D)
图1找孔阶段轴孔接触情况 图2轴孔几何关系

1.2找孔阶段的力学分析

2.1孔搜索方法

在搜索找孔时，对垂直方向的装配力G进行监测。设装配所需最大装配力为F;2,最小装配力 为巧，其值通过实验确定-

1)接近阶段：此时轴将继续向下，如图3a所示-

机器人装配系统

实验所用的机器人装配系统由Adept One机器人、SAFMS-130六维腕力传感器、专用工 和自动传输线组成。其中，AdeptOne机器人是4轴、直接驱动、SCARA型装配机器人。最大 力18 kg，最大负载9 kg，最大速度9m/s，分辨率0.013 mm，重复精度0.025 mim AdeptOne机 在x、v方向上(水平面内)具有一定的柔顺性，可补偿_定的侧向位置误差- SAFMS-130六维 传感器采用了悬浮式十字梁结构，通过测试十字梁的挠性应变来间接测量机械手末端构件与 间的三个分力和三个分力矩=在此装配系统中，轴孔定位在专用工装板上，由流水作业的传 送至装配工位^通过将装配工作台与机器人主轴轴线的垂直度控制在很小的范围内，可使初 度误差很小。