自动轴孔装配系统的现状与关键技术 被引量：13

1

作者 朱博文 马立 +1 位作者 陈韦男 华晓青 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2019年第5期156-161,共6页

为满足未来工业生产对于装配自动化的要求,提高我国工业制造领域自动化装配水平与国际竞争力,机械零件装配实现自动化势在必行。而轴孔装配是机械零件装配中涉及的一个最重要的方面。详细阐述了机械零件自动轴孔装配系统的种类和发展现... 为满足未来工业生产对于装配自动化的要求,提高我国工业制造领域自动化装配水平与国际竞争力,机械零件装配实现自动化势在必行。而轴孔装配是机械零件装配中涉及的一个最重要的方面。详细阐述了机械零件自动轴孔装配系统的种类和发展现状,介绍并充分分析了装配系统中所应用的关键技术,并对当前自动轴孔装配系统中存在的缺陷和不足及发展中遇到的瓶颈进行剖析,讨论了两个典型的自动轴孔装配技术的应用实例。在此基础上对机械零件自动轴孔装配系统未来的发展趋势做出展望。 展开更多

关键词 轴孔装配 图像识别与处理 F/T检测 操作工具 寻孔策略

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操作机器人轴孔装配的行为动力学控制策略 被引量：13

2

作者 魏明明 傅卫平 +2 位作者 蒋家婷 杨世强 王雯 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期14-21,共8页

将移动机器人行为动力学理论扩展到操作机器人三维空间,并应用到机器人轴孔装配中。把轴孔装配过程分为趋向装配目标阶段和装配阶段。在趋向装配目标阶段,分别建立趋向装配目标点和避障的行为动力学模型,并将两种行为耦合构成机器人整... 将移动机器人行为动力学理论扩展到操作机器人三维空间,并应用到机器人轴孔装配中。把轴孔装配过程分为趋向装配目标阶段和装配阶段。在趋向装配目标阶段,分别建立趋向装配目标点和避障的行为动力学模型,并将两种行为耦合构成机器人整体的竞争动力学模型;在装配阶段,建立末端执行器姿态调整动力学模型,并推导了侧向误差计算公式;在整个装配过程,利用宏/微平台和视觉/力觉伺服,对轴进行位姿调整,使其满足装配条件。仿真和试验结果表明:在行为动力学方程的控制下,末端执行器在避开障碍物的同时,安全有效地到达装配目标点,顺利完成轴孔装配,证明方法的有效性。 展开更多

关键词 行为动力学 操作机器人 轴孔装配 吸引子 排斥子 位姿调整

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轴孔装配作业机器人力控制系统设计 被引量：10

3

作者 张翔 韩建海 +1 位作者 李向攀 徐恺 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第12期63-66,70,共5页

机器人装配作业是实现自动化生产的基本要求,在智能制造生产线中占有十分重要的地位。文中提出了一种基于力控制的工业机器人装配系统,它由机器人本体、六维力传感器、自主设计的控制系统组成。本系统中利用六维力传感器采集机器人末端... 机器人装配作业是实现自动化生产的基本要求,在智能制造生产线中占有十分重要的地位。文中提出了一种基于力控制的工业机器人装配系统,它由机器人本体、六维力传感器、自主设计的控制系统组成。本系统中利用六维力传感器采集机器人末端受到的外力/力矩,将采集的数据进行滤波、重力补偿处理后,通过导纳控制策略控制机器人关节运动,从而调整机器人末端的姿态,实现轴孔的柔顺自动装配。文中详细阐述了系统的硬件组成原理和基于导纳控制的软件控制策略。以孔轴配合φ25H7/g6的零件为例,进行了实际装配作业试验,试验结果证明,系统能够完成孔轴配合为φ25H7/g6零件的装配作业,达到了预期效果。 展开更多

关键词 工业机器人 力/力矩控制 导纳控制 轴孔装配

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机器人轴孔装配控制技术研究进展 被引量：7

4

作者 王鹏 吴成东 张凤 《科技广场》 2007年第3期6-10,共5页

装配机器人是先进的自动化生产设备,与之相关的轴孔装配技术已经成为装配机器人研究领域中的一个重要课题。本文论述了机器人轴孔装配和控制方法的研究进展,并对轴孔装配技术的难点进行分析,介绍了视觉伺服在轴孔装配作业中力/位置控制... 装配机器人是先进的自动化生产设备,与之相关的轴孔装配技术已经成为装配机器人研究领域中的一个重要课题。本文论述了机器人轴孔装配和控制方法的研究进展,并对轴孔装配技术的难点进行分析,介绍了视觉伺服在轴孔装配作业中力/位置控制中的应用,总结论述了轴孔装配技术的发展趋势。 展开更多

关键词 机器人 轴孔装配 视觉伺服 柔顺装配 控制

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一种套件精密对接自动装配实验系统 被引量：8

5

作者 邹宇 荣伟彬 +1 位作者 邢济尧 孙立宁 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期115-121,共7页

针对点火靶装配中的套件对接装配,搭建了一套可实现微米级定位、视觉和力觉检测的装配实验平台.通过对装配零件的分类判别以及对应图像的识别检测,实现了位置闭环控制.对套件对接圆环的装配过程进行了分析并建立了装配力模型,在该模型... 针对点火靶装配中的套件对接装配,搭建了一套可实现微米级定位、视觉和力觉检测的装配实验平台.通过对装配零件的分类判别以及对应图像的识别检测,实现了位置闭环控制.对套件对接圆环的装配过程进行了分析并建立了装配力模型,在该模型的基础上提出了装配力控制方法.最后,对所研制的自动装配实验系统进行了定位和对接实验,验证了系统的装配力控制、装配精度和效率. 展开更多

关键词 微装配 显微视觉定位 轴孔装配 力控制

原文传递

基于自抗干扰的装配机器人阻抗控制技术 被引量：7

6

作者 张世玉 陈东生 宋颖慧 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1876-1881,共6页

为了提升机器人装配作业的精确性和柔顺性,提出改进型自抗扰阻抗控制策略.该策略通过自抗扰控制器生成新期望力来调整机器人末端工具坐标系的位置,实现精确的力跟踪.通过扰动观测器观测环境信息并补偿控制系统的期望力,提高控制系统对... 为了提升机器人装配作业的精确性和柔顺性,提出改进型自抗扰阻抗控制策略.该策略通过自抗扰控制器生成新期望力来调整机器人末端工具坐标系的位置,实现精确的力跟踪.通过扰动观测器观测环境信息并补偿控制系统的期望力,提高控制系统对环境参数的适应性.引入阻抗模型改进扰动观测器,使观测器的响应速度增大,力跟踪的精度提高.基于六自由度机器人的精密轴孔装配实验结果表明,与传统阻抗控制相比,基于自抗扰控制(ADRC)的阻抗控制能够在较小的接触力误差下完成装配,且基于改进型自抗扰控制的阻抗控制的力平均误差比改进前自抗扰控制减小12.0%~28.2%. 展开更多

关键词 轴孔装配 柔顺装配 阻抗控制 自抗扰控制(ADRC) 机器人

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基于模糊控制的机器人柔顺装配研究 被引量：7

7

作者 张铁 刘文波 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2013年第3期62-65,69,共5页

机器人进行轴孔装配时,末端初始位姿常存在偏差,如何利用力传感器获取的力信息调整末端位姿非常重要。对轴孔装配的模型进行了分析,建立了装配接触点坐标系,并推导了接触点坐标系到力传感器坐标系的变换,解耦了由力传感器获得的力矩数... 机器人进行轴孔装配时,末端初始位姿常存在偏差,如何利用力传感器获取的力信息调整末端位姿非常重要。对轴孔装配的模型进行了分析,建立了装配接触点坐标系,并推导了接触点坐标系到力传感器坐标系的变换,解耦了由力传感器获得的力矩数据。基于解耦的力信息,本文提出了直接调整法调整末端位姿,该方法简单,不需复杂计算,但调整步长单一。针对直接调整法的不足,文中将模糊控制应用于输入输出关系,使调整步长多样化。实验证明了模糊控制的有效性。 展开更多

关键词 轴孔装配 力信息 解耦 直接调整法 模糊控制

原文传递

轴孔装配主动柔顺中心设置方法研究 被引量：4

8

作者 夏妍春 殷跃红 +1 位作者 霍华 陈兆能 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1015-1017,1021,共4页

在柔顺控制的基础上 ,提出了轴孔装配作业中主动柔顺中心的概念 ;针对具体的装配状态进行几何和力学分析 ,并在此基础上 ,详细分析了轴孔装配作业中主动柔顺中心的设置策略及主动柔顺中心区域。研究结果为机器人装配操作主动柔顺控制奠... 在柔顺控制的基础上 ,提出了轴孔装配作业中主动柔顺中心的概念 ;针对具体的装配状态进行几何和力学分析 ,并在此基础上 ,详细分析了轴孔装配作业中主动柔顺中心的设置策略及主动柔顺中心区域。研究结果为机器人装配操作主动柔顺控制奠定了一定的基础。 展开更多

关键词 柔顺性 主动柔顺中心 主动柔顺中心区域 轴孔装配

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机器人自动轴孔装配研究进展 被引量：6

9

作者 徐德 秦方博 《智能科学与技术学报》 2022年第2期200-211,共12页

轴孔装配是加工制造业常见的一类操作任务。基于工业机器人研究轴孔自动装配,对于机器人在装配领域的应用具有重要价值。对于高精密和形状复杂的零件,高效可靠的轴孔装配仍然具有很大挑战性。基于此,从控制的角度对机器人自动轴孔装配... 轴孔装配是加工制造业常见的一类操作任务。基于工业机器人研究轴孔自动装配,对于机器人在装配领域的应用具有重要价值。对于高精密和形状复杂的零件,高效可靠的轴孔装配仍然具有很大挑战性。基于此,从控制的角度对机器人自动轴孔装配进行了全面梳理。首先,介绍了机器人自动轴孔装配过程。然后,在对基于传统模型的装配控制进行论述的基础上,对新兴的基于学习的智能装配控制进行了讨论,重点阐述了模仿学习和强化学习在机器人自动装配中的应用。传统方法与人工智能方法的结合,将为机器人自动轴孔装配注入新的活力,将成为未来的重要发展趋势。 展开更多

关键词 轴孔装配 智能机器人 模仿学习 强化学习 技能学习

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基于力反馈的轴孔柔顺装配策略 被引量：5

10

作者 薛亚东 陈庆盈 尹建平 《自动化与仪器仪表》 2021年第4期152-155,163,共5页

针对目前工业自动化轴孔装配中因为轴孔位置偏差,直接装配导致失败的问题,提出了一种新型力反馈轴孔装配控制策略。该策略结合了传统的螺旋搜孔装配方法与力反馈轴孔装配策略的优点,装配流程分为孔外搜索、孔内调整和插入三个阶段。孔... 针对目前工业自动化轴孔装配中因为轴孔位置偏差,直接装配导致失败的问题,提出了一种新型力反馈轴孔装配控制策略。该策略结合了传统的螺旋搜孔装配方法与力反馈轴孔装配策略的优点,装配流程分为孔外搜索、孔内调整和插入三个阶段。孔外搜索采用倾斜螺旋搜索,缩短了寻孔时间并增加了寻孔成功率;孔内调整使用力反馈装配策略,并简化了传统力反馈装配中接触状态的识别种类和算法,增强了识别的准确性。装配过程机器人采用导纳控制的柔顺控制算法。通过非参数统计实验表明该策略虽比螺旋搜索直接装配耗时长一点,但成功率更高,而且对位置偏差敏感性低,鲁棒性更强。对无倒角,间隙较小的精密轴孔装配有很高的应用价值。 展开更多

关键词 机器人装配 轴孔装配 螺旋搜孔 力反馈 导纳控制

原文传递

基于几何约束与隐马尔可夫链模型的轴孔装配策略 被引量：5

11

作者 潘柏松 颜天野 +2 位作者 胡鑫达 罗路平 翁微妮 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期3768-3778,共11页

针对工业机器人自动装配效率低、环境适应性差等问题,提出一种基于几何约束物理模型与隐马尔可夫链模型(HMM)的机器人轴孔装配策略。首先,通过建立轴孔各接触状态下几何与力学模型,分析零件装配过程中几何约束与受力特点,以获得轴孔装... 针对工业机器人自动装配效率低、环境适应性差等问题,提出一种基于几何约束物理模型与隐马尔可夫链模型(HMM)的机器人轴孔装配策略。首先,通过建立轴孔各接触状态下几何与力学模型,分析零件装配过程中几何约束与受力特点,以获得轴孔装配策略的理论装配轨迹。其次,应用基于隐马尔可夫链模型和高斯混合回归(HMM-GMR)的少样本示教学习方法获得装配过程中的期望接触力,通过导纳控制器对理论轨迹进行补偿,实现对期望接触力的跟踪,从而保证实际装配过程中接触运动的准确性和鲁棒性。最后,针对最小间隙为0.16 mm的轴孔零件进行装配实验,验证了在少训练样本、较大定位偏差情况下所提出装配策略的有效性。 展开更多

关键词 轴孔装配 几何约束 示教学习 隐马尔可夫链模型 导纳控制

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基于机器视觉与柔顺控制的在轨轴孔对接技术研究 被引量：1

12

作者 陈宇涵 宋爱国 +1 位作者 朱先意 徐菁菁 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第3期346-353,共8页

在轨卫星燃料加注作业涉及失重环境下航天器间多管道同时对接的问题,对此设计了一种可固连辅助牵引/排斥对接作业系统。通过基于边缘信息的模板匹配算法和基于相机小孔成像模型的位姿测量算法进行非合作目标的视觉引导,在机构间建立牵引... 在轨卫星燃料加注作业涉及失重环境下航天器间多管道同时对接的问题,对此设计了一种可固连辅助牵引/排斥对接作业系统。通过基于边缘信息的模板匹配算法和基于相机小孔成像模型的位姿测量算法进行非合作目标的视觉引导,在机构间建立牵引/排斥作用后,使用引入比例微分控制器的导纳控制算法进行多管道的柔顺插入与分离;借助搭载单目相机以及末端六维力传感器的机械臂实物平台进行验证实验。结果表明:视觉测算的水平方向误差不超过4 mm,可满足后续作业的初始位姿需求;柔顺控制算法能够避免作业过程中的卡阻问题,并将对接机构间的相互作用力与力矩分别保持在20 N以及0.8 Nm以内。系统能够在减少航天器间姿轨扰动的前提下完成小间隙长进深的多管道对接任务。 展开更多

关键词 轴孔装配 在轨服务 机器视觉 位姿测量 柔顺控制

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一种用于多轴孔装配作业的装配机设计 被引量：4

13

作者 冯光涛 费燕琼 +2 位作者 赵锡芳 王建平 蔡宗耀 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2000年第5期10-12,共3页

在分析多轴孔装配这种复杂装配作业的特点的基础上，以一个典型的三轴孔装配实例为背景，设计了相应的装配机。该装配机实用性强，适应性较广，经改造后能适应多种同类装配作业。

关键词 多轴孔装配 装配机 复杂装配 自动装配

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基于深度强化学习的机器人轴孔装配策略仿真研究

14

作者 朱子璐 刘永奎 +2 位作者 张霖 王力翚 林廷宇 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1414-1424,共11页

针对现有轴孔装配方法存在的依赖于精确的接触状态模型、数据采集困难、采样效率低、安全性差等问题,提出了一种基于DRL的机器人轴孔装配策略仿真研究方法。搭建了基于ROSGazebo机器人轴孔装配仿真环境,提出了基于最小二乘法对力/力矩... 针对现有轴孔装配方法存在的依赖于精确的接触状态模型、数据采集困难、采样效率低、安全性差等问题,提出了一种基于DRL的机器人轴孔装配策略仿真研究方法。搭建了基于ROSGazebo机器人轴孔装配仿真环境,提出了基于最小二乘法对力/力矩传感器进行重力补偿的方法;基于RL的范式对轴孔装配问题建模,并提出了一种基于SAC(soft actor-critic)算法的机器人轴孔装配方法;通过ROS建立了仿真环境与深度强化学习算法的通信机制。实验结果表明:该算法能够使机器人自主且柔顺地完成轴孔装配任务,并具有较好的泛化性。 展开更多

关键词 轴孔装配 DRL 柔顺控制 装配策略仿真 ROS-Gazebo仿真环境

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基于多方向导纳力控制的机器人柔顺装配系统

15

作者 戴娜 戈海龙 +2 位作者 成巍 张宇 侯兴强 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第2期75-79,共5页

针对轴孔装配过程中遇到卡阻或楔紧现象导致接触力过大损坏工件的问题,提出一种基于导纳力控制的机器人柔性装配系统。将轴孔装配过程为搜孔阶段和调整插入阶段。首先,搜孔阶段提出一种基于阿基米德螺旋线的搜孔策略。其次,调整插入阶... 针对轴孔装配过程中遇到卡阻或楔紧现象导致接触力过大损坏工件的问题,提出一种基于导纳力控制的机器人柔性装配系统。将轴孔装配过程为搜孔阶段和调整插入阶段。首先,搜孔阶段提出一种基于阿基米德螺旋线的搜孔策略。其次,调整插入阶段提出一种基于等效质量–阻尼–弹簧的多维方向的导纳力控制装配方法。最后,选取圆形轴孔开展实际装配实验,结果表明所提出的方法能够实现机器人柔顺插孔,达到了预期效果。 展开更多

关键词 导纳控制 柔顺装配 轴孔装配 螺旋搜孔

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基于力位感知技能学习的轴孔柔顺装配方法

16

作者 路龙飞 王峻峰 +2 位作者 赵世闻 李广 丁鑫涛 《图学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期250-258,共9页

针对传统机器人轴孔装配方法建立精确几何接触模型难、学习方法需要样本大和初始姿态偏差大且成功率低的问题,提出了一种基于力位感知装配技能学习的机器人轴孔柔顺装配方法。在搜孔阶段均匀采集轴未入孔的力和力矩样本数据,构建力-动... 针对传统机器人轴孔装配方法建立精确几何接触模型难、学习方法需要样本大和初始姿态偏差大且成功率低的问题,提出了一种基于力位感知装配技能学习的机器人轴孔柔顺装配方法。在搜孔阶段均匀采集轴未入孔的力和力矩样本数据,构建力-动作数据集,搭建多层感知机(MLP)和注意力模块网络进行监督学习、生成力-动作映射判别模型,根据装配过程中的六维力信号预测下一步装配动作,减小轴中心线与孔中心线的夹角和距离,完成轴孔对准操作;在插孔阶段设计了一种以位置控制为内环的柔顺控制算法,通过设置轴端面的期望接触力,在六维力传感器数据反馈的作用下以主动顺应方式实时调整轴的位置和方向。以最小间隙为0.1 mm的单轴孔为对象,设计了100组装配实验,在平均时间为15.1s内的装配成功率为94%。通过与其他装配方法比较,提高了轴孔装配的效率和成功率。 展开更多

关键词 轴孔装配 力位感知 技能学习 注意力机制 阻抗控制

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用于机器人轴孔装配的主–被动结合柔顺装置 被引量：3

17

作者 欧阳帆 张铁 陈杨 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期61-69,共9页

对粗糙孔壁的机器人轴孔无卡阻装配的条件进行了分析,设计了一种基于磁场力的主动–被动结合的柔顺装置用于解决装配卡阻问题,其中被动柔顺部分采用磁场排斥力连接,在装配过程中使末端执行器与轴分离,大幅减小连接处阻力和阻力矩,然后... 对粗糙孔壁的机器人轴孔无卡阻装配的条件进行了分析,设计了一种基于磁场力的主动–被动结合的柔顺装置用于解决装配卡阻问题,其中被动柔顺部分采用磁场排斥力连接,在装配过程中使末端执行器与轴分离,大幅减小连接处阻力和阻力矩,然后通过旋转磁力推拉式主动柔顺装置产生的力矩使轴脱离卡阻点.使用带有开放式运动控制卡的三坐标运动平台加一维力传感器,对4组不同直径的轴孔对进行了实验,结果显示主动–被动结合柔顺装置能够有效克服粗糙孔壁轴孔对的卡阻问题,装配时间最快在10s内,证明所设计的柔顺装置和阻尼控制算法有效. 展开更多

关键词 机器人 轴孔装配 被动柔顺 主动柔顺 阻尼控制

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容差柔顺手的设计与研究 被引量：1

18

作者 袁水 张慧慧 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 1998年第1期33-38,共6页

分析了机器人手爪刚度对轴孔装配作业中装配力的影响，在此基础上设计了一种原理和结构全新的柔顺装配装置一容差柔顺手，并在ＰＵＭＡ－２６２机器人上，完成了精密配合轴孔的装配作业。

关键词 被动柔顺 轴孔装配 容差柔顺手 机器人 装配

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一类轴孔装配混联柔性机构构型综合 被引量：2

19

作者 宋轶民 郭振 +2 位作者 王攀峰 孙涛 连宾宾 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期582-592,共11页

被动装配是实现轴孔高精度配合的重要方法之一,其基本原理为柔性装配机构针对外界装配力与装配反力做出自适应柔顺变形,补偿由于工业机器人定位误差导致的轴孔中心线位移偏差及倾角偏差.作为被动装配方法的核心使能部件,柔性装配机构的... 被动装配是实现轴孔高精度配合的重要方法之一,其基本原理为柔性装配机构针对外界装配力与装配反力做出自适应柔顺变形,补偿由于工业机器人定位误差导致的轴孔中心线位移偏差及倾角偏差.作为被动装配方法的核心使能部件,柔性装配机构的性能直接决定装配成功与否,为此,开展了一类基于五自由度混联柔性机构轴孔装配的方案设计和柔性机构构型综合研究.该机构由分别具有2T1R(T表述移动运动,R为转动运动)和3R自由度运动的柔性并联模块串联组成,并采用片弹簧作为实现柔顺变形的基本柔性单元.在整体方案设计的基础上,以旋量作为数学工具,提出一种并联柔性机构构型综合的一般流程,讨论在片弹簧不同变形情况下的支链组成形式,拟定支链装配条件.结合实际工况,本文优选出3-RFS-3-RFS作为轴孔装配的柔性机构,利用有限元软件对得到的机构进行仿真以验证机构自由度及各向柔度,仿真结果表明该机构具备五自由度且各向柔性差异小于0.05%.搭建了轴孔装配实验台,装配实验结果表明对于直径为20 mm与10 mm的轴孔对,装配成功率分别可达90%与70%. 展开更多

关键词 轴孔装配 构型综合 瞬时旋量 变形控制

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考虑弹性元件的自适应阀门装配方法

20

作者 胡蓝青 徐均波 +3 位作者 孟金龙 徐世俊 侯建强 胡伟强 《上海航天（中英文）》 CSCD 2023年第S01期252-259,共8页

阀门在装配过程中由于轴孔间存在弹性元件,导致阀门在轴孔配合、旋拧过程中易出现卡阻现象。建立考虑弹簧元件的阀门装配力学模型,并对弹簧元件的影响进行分析。采用一种基于间接自适应控制的阀门自动化装配方法,通过末端力信息对期望... 阀门在装配过程中由于轴孔间存在弹性元件,导致阀门在轴孔配合、旋拧过程中易出现卡阻现象。建立考虑弹簧元件的阀门装配力学模型,并对弹簧元件的影响进行分析。采用一种基于间接自适应控制的阀门自动化装配方法,通过末端力信息对期望位置进行自适应调节,以实现对期望力的跟踪。该方法对不同阀门弹性元件有较好的适应能力。对安装2种不同刚度弹簧元件的阀门在一定初始位姿下进行装配仿真,结果表明:与传统的固定阻抗参数方法相比,该方法对装配角度、弹簧刚度有较好的适应性,满足阀门自动化装配要求。 展开更多

关键词 轴孔装配 力/位混合控制 柔顺控制 机器人装配

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