[发明专利]一种基于六自由度机器人的智能装配系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于六自由度机器人的智能装配系统，包括工作台3及设于该工作台3上的升降台4，对称设于所述工作台3两侧的地面滑轨2，所述地面滑轨2上设有至少一台地轨式装配机器人1，其中一条地面滑轨2设有齿条结构，用于驱动所述地轨式装配机器人1运动，另一条地面滑轨2设有齿条结构和滑触线；所述地轨式装配机器人1包括中控及驱动模块1.1、拧紧轴箱1.3以及智能机械手1.5。本发明还公开了智能装配方法。本发明的智能装配系统，自动完成了对纵向方向上多个轮对工件的寻址、定位和装配作业，节省了人工推轮对运送零件和将轮对对位的作业步骤和时间，提高了作业效率。

技术领域

本发明属于轮对检修设备技术领域，更具体地，涉及一种基于六自由度机器人的智能装配系统及方法。

背景技术

目前铁路行业CRH3和谐号动车组轮对轴端压盖紧固螺栓的多轴同时拧紧和装配作业，主要采用水平小车式校验装置，该装置主要由底轮、钢结构机架、扶手、模拟轴端和左右支腿组合而成。

目前全国各地的动车段和动车运用所的检修装配车间，用于CRH3和谐号动车组轮对轴端压盖紧固螺栓的拧紧和装配作业模式主要有以下几种： (1)桁架滑轨+单根绳索悬吊多轴拧紧机。其实现方式是将多个拧紧轴简单机械的固定安装在一个轴箱里，轴箱上面通过一根柔性的钢丝绳或弹簧平衡器悬吊，钢丝绳顶部固定在一个滑轨上，通过人工操作，可以实现左右滑动和前后摆动以及上下伸缩移动。(2)桁架滑轨+助力机械臂式多轴拧紧机。其实现方式是将多个拧紧轴简单机械的固定安装在一个轴箱里，轴箱上面通过一个刚性的带气缸或弹簧平衡器的助力臂来固定，助力臂顶部通过机械滑轮固定在桁架滑轨上，通过人工操作，可以实现前后左右滑动和上下移动。(3)龙门框架+助力机械臂式多轴拧紧机。主体为龙门式结构，车间地面铺有滑轨，龙门框架可以在滑轨上移动；将多个拧紧轴简单机械的固定安装在一个轴箱里，轴箱上面通过一个刚性的带气缸或弹簧平衡器的助力臂来固定，助力臂顶部通过机械滑轮固定在龙门桁架上，作业人员操作按钮可以控制龙门框架沿着地面滑轨方向移动，通过推拉助力臂，可以使多轴拧紧轴箱沿着前后方向移动。

但是，以上几种作业模式现场使用过程中存在的问题如下：(1)桁架滑轨+单根绳索悬吊多轴拧紧机。桁架结构会占据车间内顶部空间的位置，会遮挡天车吊钩的行驶路径，导致一些大型的零件不能使用天车吊装，需要人工搬运，增加了工作量和劳动强度。拧紧轴箱通过钢丝绳柔性固定，依靠前后摆动和左右滑动进行人工对位，为不稳定结构，不能完全保证拧紧轴箱轴线和作业轮对孔轴线的平行度要求，最终会导致螺栓与螺纹孔产生倾斜，影响装配质量；多轴拧紧作业进给时需要人工向前推动轴箱，拧紧结束后需要人工将轴箱拉出，进给量和进给速度完全靠人工掌握，数据不能量化，对作业人员依赖性大；摆动轴箱时产生阻力较大，增加了作业人员的工作量，时间久了劳动强度高。(2)桁架滑轨+助力机械臂式多轴拧紧机。桁架结构会占据车间内顶部空间的位置，会遮挡天车吊钩的行驶路径，导致一些大型的零件不能使用天车吊装，需要人工搬运，增加了工作量和劳动强度。使用多轴拧紧时需要人工滑动助力臂进行进给；对位时，需要作业人员目测工件孔的角度位置，然后手工转动轴箱到一定角度后进行对位，数据不能量化和存储，对作业人员的依赖性大，人工参与相对较高。(3)龙门框架+助力机械臂式多轴拧紧机。主体为龙门框架结构可以在地面轨道上滑动，虽然设备主体结构不会对天车吊钩的行驶路径造成遮挡，对车间内使用天车吊装影响不大，但是设备主体会占用一部分长度，减少车间工作台上工件的摆放数量；作业人员除了人工移动拧紧轴箱助力臂之外，还要手持遥控器操作龙门滑轨沿着地面轨道移动，增加了工作量。使用多轴拧紧时需要人工滑动助力臂进行进给；对位时，需要作业人员目测工件孔的角度位置，然后手工转动轴箱到一定角度后进行对位，数据不能量化和存储，对作业人员的依赖性大，人工参与相对较高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于六自由度机器人的智能装配系统及方法，通过采用激光定位传感器技术、视觉及图像识别处理技术并与伺服机器人控制技术、齿轮齿条滑轨等相结合，自动完成了对纵向方向上多个轮对工件的寻址、定位和装配作业，节省了人工推轮对运送零件和将轮对对位的作业步骤和时间，提高了作业效率。