[发明专利]基于视觉和力反馈位姿调节的机器人装配方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于视觉和力反馈位姿调节的机器人装配方法及系统，所述装配方法包括：基于待装配轴孔工件和机械手爪的形状，建立手爪与轴孔静态接触的环境约束空间；通过机械手爪对待装配轴孔工件进行在线抓取，并确定待装配轴孔工件的当前位姿和状态；基于环境约束空间以及待装配轴孔工件的当前位姿和状态，确定待装配轴孔工件沿倾斜部分的当前移动距离；比较当前移动距离与设定阈值的大小，如果大于设定阈值，则根据当前移动距离，对待装配轴孔工件进行轴孔装配，否则重新抓取，直至当前移动距离大于设定阈值。本发明根据环境约束空间以及待装配轴孔工件的当前位姿，可准确确定轴孔装配状态，从而可提高智能协调性，实现装配的实时性和可靠性。

技术领域

本发明涉及机器人智能控制技术领域，特别涉及一种基于视觉和力反馈位姿调节的机器人装配方法及系统。

背景技术

机器人飞速发展的今天，工业机器人在制造业中的应用也越来越广泛。如汽车及汽车零部件制造、机械加工、电子电气生产、橡胶及塑料制造、食品加工、木材与家具制造等领域的自动化生产过程中，机器人作业发挥着重要作用。

机器人对工业零件的抓取是制造业的自动化生产中一项常见的任务。目前，视觉引导与定位技术已经成为工业机器人获得作业周围环境信息的主要手段，但是在工业中，基于视觉引导的机器人抓取已经相对成熟，但抓取物体后进行一系列装配存在着困难，并且实时性和可靠性不能保证，智能协调性比较差。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了提高智能协调性，本发明提供一种基于视觉和力反馈位姿调节的机器人装配方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于视觉和力反馈位姿调节的机器人装配方法，所述装配方法包括：

步骤S1：基于待装配轴孔工件和机械手爪的形状，建立手爪与轴孔静态接触的环境约束空间；

步骤S2：通过机械手爪对所述待装配轴孔工件进行在线抓取，并确定所述待装配轴孔工件的当前位姿和状态；

步骤S3：基于所述环境约束空间，以及所述待装配轴孔工件的当前位姿和状态，确定待装配轴孔工件沿倾斜的待装配轴孔工件的Z轴方向的当前移动距离；

步骤S4：比较所述当前移动距离与设定阈值的大小，如果大于设定阈值，则执行步骤S5；否则重复步骤S2-S4，直至所述当前移动距离大于设定阈值；

步骤S5：根据所述当前移动距离，对待装配轴孔工件进行轴孔装配。

可选的，所述环境约束空间满足以下条件：

(a)当g(X)＝g(X₀)时，X＝X₀,当g(X)＞g(X₀)时X∈{U-X₀}；

(b)关于g(X)函数中X的所有分量具有连续偏导数；

(c)存在dg(X)/dt其中X∈{U-X₀}；

其中X代表约束域状态向量，X₀表示初始状态向量，U表示状态向量集合；g(X)为吸引函数。

可选的，通过机械手爪对所述待装配轴孔工件进行在线抓取，具体包括：

采集放置在平面上的待装配轴孔工件的单幅图像；

从所述单幅图像中分割并识别出图像边缘特征值；

根据所述图像边缘特征值制作待装配轴孔工件模板；

提取所述单幅图像的状态信息；

将所述状态信息与模板进行匹配，以实现对所述待装配轴孔工件的抓取。