[发明专利]一种基于几何与扭矩参数联合驱动的机器人螺栓装配与拆卸方法

说明书

本发明公开了一种基于几何与扭矩参数联合驱动的机器人螺栓装配与拆卸方法，首先进行机器人螺栓装配或拆卸行为的数据储存，将数据存储于历史数据库中；通过历史数据构建机器人螺栓装配的拧紧长度或机器人螺栓拆卸的松开长度驱动数据模型，确定拧入长度或松开长度后，通过数据模型计算机器人系统工作参数；同时，通过历史数据构建机器人螺栓拆卸的工作扭矩非线性系统，当螺栓当下工作扭矩与期望扭矩相差较大时，通过建立的工作扭矩驱动数据模型，计算并调整机器人螺栓装配工作参数。本发明不依赖机器人螺栓装配或拆卸的数学理论模型，不需要进行大量实验，能够大幅度提高机器人螺栓装配或拆卸的效率和可靠性。

技术领域

本发明涉及螺栓自动化装配与拆卸技术，具体涉及基于几何与扭矩参数联合驱动的机器人螺栓装配与拆卸方法。

背景技术

随着工业大数据、工业物联网和大规模计算等智能制造核心技术的发展，制造业逐渐向数字化和智能化的方向发展。螺栓装配就是将待装配的零件或组件按照装配的技术要求进行组合，连接形成更高一级的装配体或直接装配成整机的过程。装配技术对装配体或整机的制造成本，使用性能和周期都有着举足轻重的影响，是整个制造的关键技术。螺栓拆卸是将栓接装配体上的螺栓松开，螺栓拆卸再制造是一种比新制造的产品更好地延长其使用寿命的过程。六自由度机器人由于其具有较好的灵活性，可代替劳动力，提高生产效率，降低错误率，操作方便，可实现不同工件之间的更变等诸多优点，在螺栓装配领域的应用越来越广泛，在非结构环境下的螺栓装配方面具有巨大的潜力和突出的优势。

六自由度机器人进行螺栓装配的过程中涉及到机器人本体运动和机器人末端执行机构运动的配合问题，机器人运动速度和末端执行机构旋转速度会对螺栓自动化装配的效率和性能产生巨大的影响。六自由度机器人螺栓自动化装配是一个复杂的系统，难以建立准确的数学模型对其装配与拆卸的效率和可靠性进行分析，目前主要是通过实验方法对六自由度机器人螺栓装配性能进行控制，在实际的装配环境中，对于不同环境下不同的装配体和不同的螺栓需要通过大量反复的实验来进行，这种方法劳动强度大并且难以准确控制装配与拆卸的性能。

发明内容

针对上述问题，提出一种基于几何与扭矩参数联合驱动的机器人螺栓装配与拆卸方法，根据螺栓装配时需要装配的长度或者螺栓拆卸时螺杆在螺纹孔中的长度，自动设置机器人运动速度，末端执行器旋转速度和工作时间，实现螺栓的高效，高可靠性装配与拆卸。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种基于几何与扭矩参数联合驱动的机器人螺栓装配与拆卸方法，所述的方法包括数据储存方法；

(1)所述的数据储存方法为，在数据库中创建保存历史数据的数据库，所述的历史数据用于存放不同型号螺栓装配或拆卸时的数据，根据螺栓装配或拆卸时的数据类别，在用于保存历史数据的数据库中创建不同类别的数据表；

(2)所述的螺栓装配数据在采集时，为数据库创建对应的表，在表中添加对应数据列名及数据类型；

构建机器人螺栓装配的拧紧长度或机器人螺栓拆卸的松开长度非线性系统

d_k＝f(v_k,w_k,t)，

其中，d_k表示在机器人进行k型螺栓装配或拆卸时，在机械臂运动速度为v_k，末端拧紧机构旋转速度为w_k，在工作时间t后的拧紧或松开的长度；

f(·)表示机器人螺栓装配的拧紧长度或机器人螺栓拆卸的松开长度非线性系统的非线性函数；

通过历史数据，确定机器人螺栓装配的拧紧长度或机器人螺栓拆卸的松开长度驱动数据模型

d_k＝φ_k1v_k+φ_k2w_k+C_k，