[发明专利]一种机器人自动化装配系统

权利要求书

1.一种机器人自动化装配系统，其特征在于，该系统包括：上位机系统、数据采集系统、机器人控制器、工业机器人、夹持系统、多传感器系统和待装配对象，其中：

所述上位机系统与所述数据采集系统、机器人控制器和夹持系统连接，用于控制夹持系统对于待装配对象进行夹持，通过所述数据采集系统接收所述多传感器系统采集得到的数据，对数据进行处理，得到待装配对象的位置和姿态信息，并根据待装配对象的位置和姿态信息向机器人控制器发出运动指令，以控制所述工业机器人按照设定路径运动，进而带动所述夹持系统运动；

所述夹持系统用于根据所述上位机系统的控制实现对于待装配对象的夹持和装配；

所述多传感器系统与所述数据采集系统连接，用于采集所述待装配对象的视觉和位置数据，并将采集到的数据通过所述数据采集系统发送给上位机系统；

所述机器人控制器与工业机器人连接，用于根据所述上位机系统发出的运动指令驱动所述工业机器人实现相应的运动，并与所述夹持系统相配合完成待装配对象的装配。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待装配对象包括两个或多个待装配对象。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待装配对象包括第二待装配对象和对准之后插入到所述第二待装配对象中的第一待装配对象。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多传感器系统包括多个视觉传感器和多个激光传感器，其中：

所述视觉传感器装设在所述夹持系统上，用于采集待装配对象的视觉数据；

所述激光传感器用于采集待装配对象的距离数据。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述视觉传感器包括第一视觉传感器和第二视觉传感器，所述激光传感器包括第一激光传感器、第二激光传感器和第三激光传感器，其中：

所述第一视觉传感器装设在所述夹持系统的夹持机构上侧边的中间部分，用于对于待装配对象进行三维位姿的远距离测量；

所述第二视觉传感器布置在所述夹持系统的夹持机构上侧边的一角，用于对于待装配对象进行三维位姿的近距离测量；

所述第一激光传感器、第二激光传感器和第三激光传感器安装在所述夹持机构的三侧边上。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述夹持系统包括夹持机构和装设于所述夹持机构上的气动控制部件，其中：

所述夹持机构安装在所述工业机器人的末端上，用于与气动控制部件配合共同完成对于第一待装配对象的夹持或放开。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气动控制部件为多个气缸，且所述多个气缸通过同一气泵供气。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工业机器人为六自由度机器人。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机系统进一步包括控制模块、装配策略模块、人机交互界面和传感器信息处理模块，其中：

所述传感器信息处理模块用于对于多传感器系统采集到的数据进行处理，得到待装配对象的位置和姿态信息；

所述装配策略模块用于根据待装配对象的位置和姿态信息规划所述工业机器人的运动路径；

所述控制模块用于控制夹持系统对于待装配对象进行夹持，并根据所述装配策略模块设置的运动路径向机器人控制器发出运动指令；

所述人机交互界面用于提供人机交互接口。

10.一种机器人自动化装配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，利用第一视觉传感器检测第一待装配对象的位姿信息，并将第一待装配对象的位姿信息反馈给上位机系统，在上位机系统的控制下，工业机器人与夹持系统完成对于第一待装配对象的自动夹持；

步骤2，在上位机系统的控制下，所述工业机器人将第一待装配对象转运到一预定范围，所述上位机系统通过第一视觉传感器对于第二待装配对象进行图像采集，并根据所述第一视觉传感器采集到的图像信息，计算得到所述第二待装配对象的三维位姿，所述上位机系统根据得到的第二待装配对象的三维位姿结果对于工业机器人的路径进行规划，并向机器人控制器发送控制命令，所述机器人控制器根据所述控制命令驱动工业机器人执行相应的运动，将所述第一待装配对象引导到第二待装配对象的附近；

步骤3，当第一待装配对象与第二待装配对象的距离小于第一设定阈值时，利用第二视觉传感器对所述第二待装配对象进行近距离观测，并将观测信息反馈给所述上位机系统，所述上位机系统根据所述观测信息计算得到所述第二待装配对象的部分位姿信息；

步骤4，多个激光传感器采集第二待装配对象相对于多个激光传感器的距离信息，并将采集到的信息反馈给所述上位机系统，所述上位机系统根据激光传感器反馈的信息对步骤3得到的第二待装配对象的部分位姿信息进行补充，得到第二待装配对象的三维位姿信息，所述上位机系统根据第二待装配对象的三维位姿信息，对于所述工业机器人的路径再次进行规划，并向机器人控制器发送控制指令，控制工业机器人进行调整，直到第二视觉传感器检测到的第二待装配对象的三维位置与期望位姿之间的偏差，以及所述多个激光传感器的测量值与期望值之间的偏差小于第二设定阈值；

步骤5，所述机器人控制器驱动工业机器人实现装配操作，所述上位机系统实时判断多个激光传感器测量值的平均值是否达到第三设定阈值，若达到则标志装配操作完成。