[发明专利]一种基于模糊控制的机器人轴孔装配方法

权利要求书

1.一种基于模糊控制的机器人轴孔装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)轴孔中心未对齐时，机器人采用螺旋搜索进行搜孔，同时机器人通过导纳控制使轴与孔外的接触点保持恒定的压力直至机器人找到孔的位置；

(2)轴在孔内装配时，将输入量模糊化为模糊输入量，所述输入量包括轴孔接触力和接触力变化率；

所述的轴孔接触力模糊化的具体步骤如下：

设定轴孔接触力论域为[-1,1]，将所述轴孔接触力映射变换到轴孔接触力论域；根据轴孔接触力论域将轴孔接触力划分为负、零和正三个等级；所述轴孔接触力的隶属度函数对称分布，其中等级为负和等级为正的隶属度函数均采用梯形函数，等级为零的隶属度函数采用三角形函数；

所述的接触力变化率模糊化的具体步骤如下：

设定接触力变化率论域为[-2,1]，将所述接触力变化率映射变换到接触力变化率论域；根据接触力变化率论域将接触力变化率划分为负大、负中、负小、正小和正大五个等级；所述接触力变化率的隶属度函数采用三角形隶属度函数和梯形隶属度函数，其中不同等级的隶属度函数形状不同；

(3)将预设的输出量模糊化为预设模糊输出量，所述输出量为轴的位移大小和方向；

所述的预设的输出量模糊化为预设模糊输出量的具体步骤如下：

根据轴和孔之间的间隙将预设的输出量的模糊集合分割为负大、负中、负小、零、正小、正中和正大对称的七个等级；所述预设的输出量的隶属度函数采用三角形隶属度函数；

(4)根据所述模糊输入量和预设模糊输出量对轴孔装配制定模糊规则，所述模糊规则采用if-and-then的形式；

(5)基于模糊规则采用Mamdani方法进行模糊推理得到模糊输出量，所述模糊推理中的模糊蕴涵关系通过模糊集合“取小”的方式确定，模糊推理合成运算规则采用“极小-极大”的方式确定；

(6)通过重心法将步骤(5)得到的模糊输出量解模糊化得到输出量，

所述重心法的公式为：

其中，x*为输出量的值，μ(x_i)为隶属度即输出量的值在隶属度函数的每个区域内的可能性，x_i为模糊输出量；n为模糊输出量的个数；

采用所述重心法求得预设的输出量隶属度函数的图形重心点，该重心点将图形面积均分，重心点两侧的面积相等，重心点对应至论域上的值则为输出量的值。

2.如权利要求1所述的基于模糊控制的机器人轴孔装配方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的螺旋搜索为以轴和孔的初始接触点为起始点由内向外以恒定的线速度和角速度远离所述起始点形成的轨迹进行搜索。

3.如权利要求2所述的基于模糊控制的机器人轴孔装配方法，其特征在于，所述的螺旋搜索采用倾斜螺旋搜索。

4.如权利要求1所述的基于模糊控制的机器人轴孔装配方法，其特征在于，所述的接触力变化率小于-2时按照-2进行模糊化，所述的接触力变化率大于1则按照1进行模糊化。

5.如权利要求1所述的基于模糊控制的机器人轴孔装配方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述的模糊规则具体如下：

如果轴孔接触力为负，并且接触力变化率为负大，则下一次轴的调整量为方向取负、较大步长的负大；

如果轴孔接触力为负，并且接触力变化率为负中，则下一次轴的调整量为方向取负、较小步长的负小；

如果轴孔接触力为负，并且接触力变化率为负小，则下一次轴的调整量为方向取负、适当步长的负中；

如果轴孔接触力为负，并且接触力变化率为正小，则下一次轴的调整量为方向取负、适当步长的负中；

如果轴孔接触力为负，并且接触力变化率为正大，则下一次轴的调整量为方向取负、较大步长的负大；

如果轴孔接触力为零，下一次轴的调整量为零；

如果轴孔接触力为正，并且接触力变化率为负大，则下一次轴的调整方向为正、较大步长的正大；

如果轴孔接触力为正，并且接触力变化率为负中，则下一次轴的调整量为方向取正、较小步长的正小；

如果轴孔接触力为正，并且接触力变化率为负小，则下一次轴的调整量为方向取正、适当步长的正中；

如果轴孔接触力为正，并且接触力变化率为正小，则下一次轴的调整量为方向取正、适当步长的正中；

如果轴孔接触力为正，并且接触力变化率为正大，则下一次轴的调整量为方向取正、较大步长的正大。