基于智能末端执行器的柔性装配系统技术方案

本发明专利技术属于装配自动化应用领域，具体涉及一种基于智能末端执行器的柔性装配系统，包括零件放置台、桁架机器人、工作头库以及固定工作台，所述零件放置台、固定工作台和工作头库并排布置，所述桁架机器人位于零件放置台、固定工作台和工作头库的上方。本发明专利技术通过桁架机器人和工作头库等对大型机械产品进行装配，相对于传统流水线式装配线，结构紧凑。

Flexible assembly system based on intelligent end effector

The invention belongs to the field of assembly automation applications, specifically relates to an intelligent terminal device based on flexible assembly system, including placing table, truss robot, head parts library and the fixed table, placing table, the part fixed working table and the working head which are placed above the base, the truss manipulator in the parts placed Taiwan fixed working table and the working head of the library. The invention adopts the truss robot and the work head library to assemble the large mechanical products, and is compact in structure compared with the traditional assembly line.

【技术实现步骤摘要】
基于智能末端执行器的柔性装配系统
本专利技术属于装配自动化应用领域，具体涉及一种基于智能末端执行器的柔性装配系统。
技术介绍
装配是机械产品制造过程的关键步骤，也是决定机械产品质量优劣的一个重要环节。自动化装配技术可实现产品的自动化装配过程，可以提高生产效率、降低劳动强度、降低加工成本。但是，传统的自动化装配线，存在着占用空间大、柔性差以及缺乏感知与自适应的控制能力等缺点，限制了自动化装配系统的发展。此外，这些缺点在大型机械产品的装配中尤为突出，因为大型机械产品具有体型大、零部件种类多、不宜搬运、工艺过程复杂等特点。为此，国内开始研究基于智能末端执行器的自适应装配系统，实现工业机器人智能末端执行器对机械产品的柔性装配。完成装配工艺中工作头的设计与加工，实现多个工作头之间的自动更换；完成装配过程的自适应控制系统，实现装配过程的自动化与智能化。避免大型机械产品装配过程中的搬运，并且系统具有较高的柔性，通过对系统的微调实现对不同型号与类型的产品进行装配。如申请号为201320739655.1，名称为“柔性装配系统和柔性装配线”的技术专利，提供了一种采用柔性装配系统的装配线，该装配系统实际是流水线装配系统的原理，只是将各个工位模块化紧凑化，利用多自由度机器人进行装配及各个步骤的产品转运，该装配系统不能满足大型产品的装配，该专利因多自由度机器人末端执行器不能够适应多种零部件、多种工艺要求的产品装配如纸片等零件装配、涂胶等工艺要求。又如申请号为201510546368.2，名称为“一种桁架式柔性自动化装配系统”的专利技术专利，提供了一种桁架式的装配系统，该专利采用二维桁架配合多自由度机器人完成，且阐述了可通过调整执行器种类来满足不同零件的装配，但是该专利技术利用二维桁架实行不能满足高精度装配，更换末端执行器不能自动完成。
技术实现思路
为了实现工业机器人智能末端执行器对多种尺寸多种零部件大型机械产品的柔性装配。本专利技术提出一种基于智能末端执行器的柔性装配系统。为达到上述目的，本专利技术采用以下方案予以实现：一种基于智能末端执行器的柔性装配系统，其特征在于：包括零件放置台、桁架机器人、工作头库以及固定工作台，所述零件放置台、固定工作台和工作头库并排布置，所述桁架机器人位于零件放置台、固定工作台和工作头库的上方。所述桁架机器人包括横梁，所述横梁的两端均连接有立柱，所述横梁上设置有多个托板，每个托板均连接有挂臂，所述挂臂下端连接有工作头公头。所述工作头库包括工作头库支架，所述工作头库支架上设置有至少一个丝杠导轨移动副，所述丝杠导轨移动副与移动托板相连，所述工作头库支架通过连杆滑块机构与侧支撑板机构相连，所述移动托板上方放置有工作头支撑架，所述工作头放置于工作头支撑架上。工作头底部是不规则的，所以采用工作头支撑架提供一种便于放置工作头的装置，其不属于工作头的一部分，只是起支撑、安放工作头的作用。所述固定工作台包括本体支架，所述本体支架上竖直设置有一组移动导轨，所述移动导轨上设置有多个丝杠，所述移动导轨上设置有夹紧装置，所述夹紧装置套接在丝杠上。因所需装配产品壳体，即产品基础件的高低尺寸不同，丝杠可带动夹紧装置进行上下调整，以便于更好的固定产品壳体；加紧装置采用V型形式，对产品壳体进行固定，不让壳体晃动，便于后续各个零部件的装配和装配工艺的分步进行。本申请的工作原理为：产品基础件装夹在固定工作台上，桁架机器人末端执行器从零件放置台夹取/吸取零件，再装配到产品基础件上；装配过程中，工作头库配合机器人完成工作头自动更换，实现大型机械产品的柔性装配过程。桁架机器人与工作头之间通过快速接头进行连接；公头安装在机器人末端，母头安装在工作头上；利用快速接头可实现末端执行器的自动更换。桁架机器人由一维桁架和多个挂臂组成，挂臂末端安装有工作头快速更换接头公头，可以根据需要连接不同的工作头，实现对不同零件的抓取如吸附、夹持等。这里提到的横梁即为一维桁架，各个挂壁可在一维桁架上左右移动，横梁支架支撑横梁，支架即横梁两侧的立柱。工作头库主要由多组工作头放置台和工作头组成，每个放置台由工作头库支架，工作头支撑架，移动托板，侧支撑板机构，丝杠导轨移动副组成；根据装配过程的需要，工作头库中根据装配工艺设计多种装配工作头（定心、定位、柔顺、紧固、装销、涂胶、喷漆和打磨）和测量工作头（尺寸和表面质量）的智能末端执行器。装配过程中，桁架机器人根据所要装配的零件种类或工艺要求，一维桁架上的托板带动挂壁进行移动，到达工作头库所需工作头上方，然后挂壁向下移动，让挂壁下方的工头与工作头上母头快速进行快速连接，然后托板带动挂壁到达零件放置台正上方，挂壁下移，工作头吸取或夹持住零件，托板将挂壁移动到固定工作台正上方，挂壁下移，装抓取或夹持的零件装配到位，桁架机器人回零位。在装配过程中，工作头库中的移动托板在丝杠导轨副作用下，向外移动，托板推动侧支撑板在连杆滑块机构的导向下旋转90°至水平，托板移动到侧支撑板指定位置，到位后桁架机械手将其上的工作头放置在托板上或机械手对接获取所需工作头后，托板退回，侧支撑板靠弹簧复位。零件放置于零件放置台工装上，各零件在零件放置台上位置事先确定好以方便装配过程进行。采用上述的技术方案后，本专利技术至少具有以下优点：1、本专利技术通过桁架机器人和工作头库等对大型机械产品进行装配，相对于传统流水线式装配线，结构紧凑。2、本专利技术通过桁架机器人与工作头间快速接头进行连接，公头安装在机器人末端，母头安装在工作头上，工作头可根据不同装配零件、装配工艺而设计多种装配、检测工作头，可适应多种尺寸多种零部件大型机械产品的柔性装配。3、本专利技术的装配、测量工作头上均装有所需的定位、检测等传感器，工作头具有自识别、判断、反馈等感知与自适应功能，使零部件装配、检测精准。4、本专利技术通过工作头库来实现多种功能工作头的储存，并配合装配工艺需求，实现与桁架机器人的自动更换。5、本专利技术桁架机器人由一维桁架和多个挂臂组成，多个挂臂根据装配工艺需求合理配合动作，装配过程高效快速。附图说明图1是本专利技术的一较佳实施例的立体结构示意图；图2是本专利技术的正视结构示意图；图3是工作头库的立体结构示意图；图4是固定工作台的立体结构示意图。图中，1是零件放置台，2是立柱，3是横梁，4是托板，5是挂臂，6是工作头公头，7是工作头，8是工作头库支架，9是工作头支撑架，10是移动托板，11是侧支撑板机构，12是丝杠导轨移动副，13是夹紧装置，14是移动导轨，15是丝杠，16是本体支架。具体实施方式实施例1一种基于智能末端执行器的柔性装配系统包括零件放置台1、桁架机器人、工作头7库以及固定工作台，所述零件放置台1、固定工作台和工作头7库并排布置，所述桁架机器人位于零件放置台1、固定工作台和工作头7库的上方。产品基础件装夹在固定工作台上，桁架机器人末端执行器从零件放置台1夹取/吸取零件，再装配到产品基础件上；装配过程中，工作头7库配合机器人完成工作头7自动更换，实现大型机械产品的柔性装配过程。桁架机器人与工作头7之间通过快速接头进行连接；公头安装在机器人末端，母头安装在工作头7上；利用快速接头可实现末端执行器的自动更换。实施例2一种基于智能末端执行器的柔性装配系统包括零件放置台1、桁架机器人、工作头7库以及固定工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能末端执行器的柔性装配系统，其特征在于：包括零件放置台（1）、桁架机器人、工作头（7）库以及固定工作台，所述零件放置台（1）、固定工作台和工作头（7）库并排布置，所述桁架机器人位于零件放置台（1）、固定工作台和工作头（7）库的上方。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能末端执行器的柔性装配系统，其特征在于：包括零件放置台（1）、桁架机器人、工作头（7）库以及固定工作台，所述零件放置台（1）、固定工作台和工作头（7）库并排布置，所述桁架机器人位于零件放置台（1）、固定工作台和工作头（7）库的上方。2.根据权利要求1所述的基于智能末端执行器的柔性装配系统，其特征在于：所述桁架机器人包括横梁（3），所述横梁（3）的两端均连接有立柱（2），所述横梁（3）上设置有多个托板（4），每个托板（4）均连接有挂臂（5），所述挂臂（5）下端连接有工作头公头（6）。3.根据权利要求2所述的基于智能末端执行器的柔性装配系统，其特征在于：所述工作头（7）库包括工作头库支架（8），所述工作头库支架（8）上设置有至少一个丝杠导轨移动副（12），所述丝杠导轨移动副（12）与移动托板（10）相连，所述工作头库支架（8）通过连杆滑块机构与侧支撑板机构（11）相连，所述移动托板（10）上方放置有工作头支撑架（9），所述工作头（7）放置于工作头支撑架（9）上。4.根据权利要求3所述的基于智能末端执行器的柔性装配系统，其特征在于：所述固定工作台包括本体支架（16），所述本体支架（16）上竖直设置有一组移动导轨（14），所述移动导轨（14...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣必贤，莫堃，彭波，徐娜，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51