基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统及方法，先由预测机构通过三轴位姿参数I1、三轴接触力数据I2、三轴力矩数据I3预测装配过程的实际接触力/力矩数据I5；再由受力分析机构根据三轴位姿参数I1、实际接触力/力矩数据I5分析装配过程中大长径比插轴与装配孔的受力情况，得出装配姿态的调整分析结果。有益效果：通过建立精确的数学模型，继而通过收集的数据对参数进行求解，将采集不同条件下的数据对用来训练神经网络模型并建立其映射关系，实现精确预测力与力矩，并在预测后通过装配过程中大长径比轴的受力情况准确分析其装配是否有偏差，从而为精确控制装配动作提供分析支持。

Assembling System and Method of Large Length-Diameter Ratio Axle Hole Based on Contact Force and Torque Prediction and Analysis

【技术实现步骤摘要】
基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统及方法
本专利技术涉及装配机器人控制
，具体的说，涉及一种基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统及方法。
技术介绍
出于全自动装配的考虑，装配过程中机器人的控制是否精确直接影响装配结果，而机器人力和力矩的参数准确性是精确控制的必要条件，由于装配时负载重力、安装误差等扰动，使机器人控制所需要的实际力和力矩难以准确计算，就需要对接触力和力矩进行预测，其预测结果可作为实际控制的重要参考，则预测精度越高，实际控制的装配效果越好。接触力的精确感知问题可以归结为，求取机器人末端位姿和接触力的映射关系问题。装配过程的受力分析是精确控制的前提，若分析不对，控制的反馈就效果不好，当装配角度出现偏差时，装配就会有阻碍，此时的受力分析不能及时反馈偏差，就会增加装配控制难度，甚至无法完成装配。装配过程的分析问题可以归结为，求取接触点的受力情况。
技术实现思路
针对上述背景所存在的问题，本专利技术提出了一种基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统及方法，通过建立精确的数学模型，继而通过收集的数据对参数进行求解，将采集不同条件下的数据对用来训练本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统，其特征在于：包括装配机器人(1)，该装配机器人的装配端设置有姿态传感器(1a)和力传感器(1b)，所述姿态传感器(1a)用于检测装配端的三轴位姿参数I1，所述力传感器(1b)用于检测装配端的三轴接触力数据I2、三轴力矩数据I3；还包括预测机构(2)、受力分析机构(3)，所述预测机构(2)通过三轴位姿参数I1、三轴接触力数据I2、三轴力矩数据I3预测装配过程的实际接触力/力矩数据I5，所述受力分析机构(3)根据三轴位姿参数I1、实际接触力/力矩数据I5分析装配过程中大长径比插轴与装配孔的受力情况，得出装配姿态的调整分析结果；所述预测机构(...

【技术特征摘要】
1.一种基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统，其特征在于：包括装配机器人(1)，该装配机器人的装配端设置有姿态传感器(1a)和力传感器(1b)，所述姿态传感器(1a)用于检测装配端的三轴位姿参数I1，所述力传感器(1b)用于检测装配端的三轴接触力数据I2、三轴力矩数据I3；还包括预测机构(2)、受力分析机构(3)，所述预测机构(2)通过三轴位姿参数I1、三轴接触力数据I2、三轴力矩数据I3预测装配过程的实际接触力/力矩数据I5，所述受力分析机构(3)根据三轴位姿参数I1、实际接触力/力矩数据I5分析装配过程中大长径比插轴与装配孔的受力情况，得出装配姿态的调整分析结果；所述预测机构(2)的数据输入端组连接所述姿态传感器(1a)的输出端和所述力传感器(1b)的输出端，所述预测机构(2)的数据输出端组连接所述受力分析机构(3)的数据输入端组，所述受力分析机构(3)的数据输入端组还连接所述姿态传感器(1a)的输出端，所述受力分析机构(2)的数据输出端组连接有装配机器人控制机构(4)的数据输入端组。2.根据权利要求1所述基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统，其特征在于：所述预测机构(2)包括静态位姿与力/力矩关系映射模块(2a)、动态实际接触力/力矩数据计算模块(2b)、处理模块(2c)、数据存储模块(2d)，所述处理模块(2c)分别与静态位姿与力/力矩关系映射模块(2a)、动态实际接触力/力矩数据计算模块(2b)、数据存储模块(2d)连接。3.根据权利要求2所述基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统，其特征在于：所述静态位姿与力/力矩关系映射模块(2a)设置有BP神经网络模型，其输入层为3个输入节点，输出层为6个输出节点。4.根据权利要求1所述基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统，其特征在于：所述受力分析机构(3)包括判断处理模块(3a)、单点接触分析模块(3b)、两点接触分析模块(3c)、数据存储单元(3d)，所述判断处理模块(3a)分别与单点接触分析模块(3b)、两点接触分析模块(3c)、数据存储单元(3d)双向连接。5.根据权利要求4所述基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配系统，其特征在于：所述判断处理模块(3a)设置有接触点判断单元、分析结果判断单元，所述接触点判断单元的输出端组连接单点接触分析模块(3b)的输入端和两点接触分析模块(3c)的输入端，所述分析结果判断单元的输入端组连接单点接触分析模块(3b)的输出端和两点接触分析模块(3c)的输出端。6.一种基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配方法，其特征在于包括：步骤一，预测机构(2)通过三轴位姿参数I1、三轴接触力数据I2、三轴力矩数据I3预测装配过程的实际接触力/力矩数据I5；步骤二，受力分析机构(3)根据三轴位姿参数I1、实际接触力/力矩数据I5分析装配过程中大长径比插轴与装配孔的受力情况，得出装配姿态的调整分析结果。7.根据权利要求6所述基于接触力与力矩预测和分析的大长径比轴孔装配方法，其特征在于步骤一包括如下步骤：S1.1，静态位姿与力/力矩关系映射模块(2a)建立装配机器人装配端的静态位姿与力/力矩关系映射模型：S1.1.1，建立BP神经网络，所述BP神经网络的输入层为3个输入节点，输出层为6个输出节点；S1.1.2，利用预先采集的未装配状态的N组装配端位姿与测量力/力矩数据对J，对所述BP神经网络进行训练；每组所述装配端位姿与测量力/力矩数据对J包括三轴位姿参数I1a、三轴接触力数据I2a、三轴力矩数据I3a，其中，三轴位姿参数I1a作为BP神经网络的3个输入参数，三轴接触力数据I2a、三轴力矩数据I3a作为BP神经网络的6个输出参数；S1.1.3，利用预先采集的未装配状态的另外M组装配端位姿与测量力/力矩数据对J，对所述BP神经网络进行验证；S1.1.4，验证完成后的BP神经网络即为所述静态位姿与力/力矩关系映射模型；该静态位姿与力...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长春，张尽力，全旭松，陈海平，徐旭，叶郎，曹庭分，易聪之，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51