[发明专利]一种轴孔零件批量化装配装置

说明书

本发明公开了一种轴孔零件批量化装配装置。该装置包括：上位机、隔震平台，以及水平放置在隔震平台上的上料机构、夹持手放置平台、轴零件操作机构、六自由度机械臂、两路显微视觉观测装置。其中，上料机构包括旋转平台、零件托盘，用于轴孔零件的连续、自动上料；轴零件操作机构包括零件姿态调整机构、零件定位台，用于装配过程中轴零件初始姿态调整；六自由度机械臂包括六个串联旋转轴和安装在六自由度机械臂末端的微力传感器、快换手基座、视觉观测装置，用于轴孔零件大范围运输和装配过程中孔零件的位姿调整；两路显微视觉观测装置水平正交布置，用于轴孔零件相对位姿的精密检测。该装置可实现轴孔零件的全自动、批量化柔性精密装配。

技术领域

本发明属于微装配技术领域，具体涉及一种轴孔零件批量化装配装置。

背景技术

在精密微装配领域，孔和轴的装配是最典型的装配模式，应用广泛。由于孔和轴的装配过程存在轴孔配合误差、非线性接触及零件弱刚性等问题，使孔和轴的精密装配面临巨大挑战。基于显微视觉和微力觉反馈是目前常用的装配方案。中国科学院自动化研究所研制的孔和轴的微装配机器人系统（李海鹏，邢登鹏，张正涛等，宏微结合的多机械手微装配机器人系统，机器人，2015,37（1）：35-42），采用基于显微视觉伺服的多机械手并行操作，针对不同结构的孔和轴零件，设计了专用的异形零件夹持器，实现了毫米级孔与轴零件的过盈装配。但该微装配机器人系统的机械手行程较小，装配空间狭窄，无法实现大范围内的零件自动取放和输送操作，且只能专机专用。

牛津仪器（上海）有限公司研制的微小型轴孔类零件装配系统（魏维君，基于机器视觉与被动柔顺机构的轴孔精密装配研究，机械工程师，2015,6:138-141），在孔和轴零件装配的非接触阶段采用机器视觉来进行位置检测；在孔和轴零件装配的接触阶段，设计了被动柔顺机构补偿零件位姿偏差，实现了轴孔间隙大于9 μm，初始轴孔位置偏差小于100 μm的轴孔零件装配。但该装置无法满足孔和轴零件过盈或过渡装配的检测精度和位姿调整要求，装配效率较低。

当前，亟需发展一种轴孔零件批量化装配装置，用于实现轴孔零件的全自动、批量化柔性精密装配。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轴孔零件批量化装配装置。

本发明的轴孔零件批量化装配装置，其特点是，所述的装配装置包括上位机、隔震平台和安装在隔震平台上的上料机构、夹持手放置平台、轴零件操作机构、六自由度机械臂以及两路显微视觉观测装置；

所述的上料机构包括旋转平台和安装在旋转平台上的零件托盘，零件托盘随旋转平台同角速度转动，装配作业前的孔零件和轴零件固定在零件托盘上；

所述的夹持手放置平台包括夹持手支架和固定在夹持手支架上的夹持手Ⅰ、夹持手Ⅱ，夹持手Ⅰ夹持轴零件，夹持手Ⅱ夹持孔零件；

所述的轴零件操作机构包括零件姿态调整机构和安装在零件姿态调整机构上的零件定位台，装配作业时轴零件固定在零件定位台上；零件姿态调整机构调整轴零件绕X轴、Y轴和Z轴的姿态；

所述的六自由度机械臂的末端布置有微力传感器、快换手基座和视觉观测装置，快换手基座上端与微力传感器固定连接，下端与夹持手Ⅰ和夹持手Ⅱ分别配对吸合，实现夹持手Ⅰ和夹持手Ⅱ的更换；所述的微力传感器实时检测装配过程中孔零件和轴零件的接触力，将力觉信息反馈至上位机上，上位机发送信号给六自由度机械臂调整孔零件与轴零件的相对位姿，实现孔零件和轴零件的装配；所述的视觉观测装置用于引导六自由度机械臂末端运动，分别实现换手时快换手基座与夹持手Ⅰ或夹持手Ⅱ的对准，上料时夹持手Ⅰ与轴零件的对准、夹持手Ⅱ与孔零件的对准，以及装配过程中孔零件和轴零件的一次对准；