[发明专利]一种基于模糊控制的机器人轴孔装配方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊控制的机器人轴孔装配方法，包括以下步骤：轴孔中心未对齐时，机器人采用螺旋搜索进行搜孔，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；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；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；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；基于模糊规则采用Mamdani方法进行模糊推理得到模糊输出量；通过重心法将得到的模糊输出量解模糊化为输出量。本发明提高了机器人的适应能力和轴孔装配的效率。

技术领域

本发明涉及机器人自动装配的技术领域，特别是涉及一种基于模糊控制的机器人轴孔装配方法。

背景技术

近年来，机器人的技术发展日益成熟，在很多领域中都存在机器人的应用，例如在国防、医疗、工业生产、生活服务等领域。机器人在工业生产领域尤其发挥着重要作用，关于工业机器人技术的研究是机器人发展的重要方向。

装配任务是现代制造业中的一个重要环节。据相关数据统计，装配工作在制造业中占比50％～60％，其在有些应用场所的占比甚至更高。轴孔装配作为一种典型的装配技术在实际生产中有着广泛的应用，如飞机部件的装配、工业机器人大臂减速器的装配、汽车生产制造、小型电子产品的生产线装配等。轴孔自动装配技术的研究对于实现智能制造，提升工业自动化水平具有重要作用。

机器人轴孔装配技术在实际工业生产制造中有重要的现实意义。对于轴孔装配任务，传统的机器人轴孔装配方法是将零件固定在指定位置，通过机器人预设的动作完成的。这种方法适应性不足，当零件位置发生微小的变化或者机器人姿态存在微小偏差时就会导致装配失败。因此，由于轴孔装配任务的特性和工作环境的不确定性，实现轴孔装配的自动化仍然具有一定的挑战。

公开号为CN 111752231 A的说明书公开了一种基于自适应力和姿态控制的自动化端子装配方法，用于利用机器人将柔性线插入到连接器上所设置的复杂孔中。其中，在寻孔定位和孔内约束的接触阶段，进行所建立的线孔接触力觉模型与模糊控制器的融合，实现可自适应调整插线位姿并顺利插完的装配任务。即根据所设计出的调整策略，在线分析线插入孔时的装配力和线姿态，区分当前线及孔所处的接触情况，根据转换坐标系后的力觉模型判断调整方向，并计算出与当前所受力对应的所需调整的位移、角度，由此选择位移、角度调整模糊控制器并确定该模糊控制器的输出量最大值，且装配过程伴随着模糊控制器的参数自校正，利用模糊控制器实现变步长的调整方案。

公开号为CN 108161991 A的说明书公开了一种基于力反馈的机器人装配自动寻孔方法，属于工业机器人智能控制技术领域，不需要视觉图像处理，基于六维力传感器反馈信息，合理估计孔相对于轴的偏移方向和偏移距离，规划寻孔策略。通过装配中轴与孔的尺寸值，在控制之前计算偏移距离与等效力臂一一对应的数学关系。然后在控制过程中通过六维力传感器监测力信号得到水平面上综合力矩和轴向力的大小，计算寻孔过程的等效力臂，然后根据该等效力臂与偏移距离的关系确定偏移距离。同时，根据力矩各分量大小求得正确的偏移方向，之后根据已知的偏移距离和偏移方向采取变步长的调整方案，实现寻孔方案。最后，利用导纳控制原理在寻孔过程结束后主动柔顺地将轴插入孔中。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于模糊控制的机器人轴孔装配方法，解决轴孔装配任务中工作环境不稳定、零件定位不精确、装配过程卡阻的问题，提高机器人的适应能力和轴孔装配的效率。

一种基于模糊控制的机器人轴孔装配方法，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；