[发明专利]一种航天装备螺钉姿态调整力控方法及设备

说明书

本发明公开了一种航天装备螺钉姿态调整力控方法及设备，属于航天装备螺钉拧紧技术领域。包括：获取机器人的当前位置、当前姿态信息；基于当前位置、当前姿态信息计算得到关于机器人的当前各关节转角、当前位姿矩阵、以及当前关节刚度性能指标；设置机器人绕加工轴旋转的预定角度；机器人旋转后，获取机器人新的位置、姿态信息；计算得到关于机器人的新的各关节转角、新的位姿矩阵、以及新的关节刚度性能指标；判断新的位姿矩阵、新的关节刚度性能指标是否符合评判标准。本发明中在机器人末端布置力传感器、扭矩传感器，实现工艺参数实时采集与在线感知；采用螺钉姿态调整力控方法，确定机器人自动拧紧过程工艺参数的最佳目标区域。

技术领域

本发明属于航天装备螺钉拧紧技术领域，具体涉及一种航天装备螺钉姿态调整力控方法及设备。

背景技术

随着新一代的航空航天产品向着精密化、高速化、空天一体化、长寿命、超远程方向发展，其结构复杂程度显著增加、服役环境日益恶劣。以搭载一体化测控装置为代表的航空航天方形核心构件的连接主要以螺钉连接为主，其连接质量直接关系到测控装置的可靠性和使用性能，因此对装配连接质量提出了更高的要求。

目前航空产品上的紧固件连接主要有人工装配、半自动化装配和自动化装配三种方式。人工装配劳动强度大，特种环境下可能对装配工人产生危害，不适应航空航天产品多品种、小批量的敏捷生产模式，产品一致性难以得到保证，且不便于进行拧紧力矩等信息的收集与管理；半自动化装配虽在一定程度上提高了螺钉拧紧效率，但连接过程中仍然需要人工干预，自动化程度不高；相对于人工装配和半自动化装配，螺钉自动化装配具有连接效率高，装配质量稳定，装配成本低，装配工艺数据可测，便于实现高柔性、智能化、信息化装配等优点，但国内多规格螺钉自动化拾取、拧紧技术主要应用于电子装配领域以及汽车行业，在武器装备、航空航天领域缺乏相应的技术支撑与装备应用。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种航天装备螺钉姿态调整力控方法及设备。

技术方案：一种航天装备螺钉姿态调整力控方法，包括以下步骤：

S1，获取机器人的当前位置、当前姿态信息；基于当前位置、当前姿态信息计算得到关于机器人的当前各关节转角、当前位姿矩阵、以及当前关节刚度性能指标；

S2，设置机器人绕加工轴旋转的预定角度；机器人旋转后，获取机器人新的位置、姿态信息；基于新的位置、姿态信息，计算得到关于机器人的新的各关节转角、新的位姿矩阵、以及新的关节刚度性能指标；

S3，判断新的位姿矩阵、新的关节刚度性能指标是否符合评判标准，若否，则重复S2；若是，则记录该新的关节刚度性能指标，且执行以下步骤：

S4，获取压力信号以及扭矩信号，并将其转换成对应的拧紧压力及拧紧扭矩；

S5，将S3中记录的新的关节刚度性能指标、以及S4中的拧紧压力及拧紧扭矩，计入集合P；

S6，判断预定角度是否满足预定数值，若否，依次重复步骤S2、S3、S4、S5；若是，则执行以下步骤：

S7，基于集合P，计算出最优加工姿态、拧紧压力以及拧紧扭矩参数。

在进一步的实施例中，所述S1中包括以下流程：

定义当前位置信息为N，当前姿态信息为M；基于N、M，利用Paul反变换法求机器人运动学逆解得到当前各关节转角w_r(r＝1，2，3，4，5，6)，当前位姿矩阵Y＝[w₁，w₂，w₃，w₄，w₅，w₆]^T，以及当前关节刚度性能指标k。

在进一步的实施例中，所述S2中包括以下流程：