一种约束空间下电缆自动化装配方法、装置、系统及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种约束空间下电缆自动化装配方法、装置、系统及存储介质，该约束空间下电缆自动化装配方法包括：获取位置信息步骤、实时获取位置信息步骤、第一计算步骤、第二计算步骤、第三计算步骤、第一判断步骤、驱动步骤、第二判断步骤。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术在进行装配前无需获取柔性电缆的相关变形特性，在将柔性电缆的插头插入连接器的同时可保证柔性电缆不与周围环境发生接触，在电缆装配过程中本发明专利技术可以保证在不事先进行规划的情况下完成装配任务。

A Method, Device, System and Storage Medium for Cable Automation Assembly in Constrained Space

【技术实现步骤摘要】
一种约束空间下电缆自动化装配方法、装置、系统及存储介质
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种约束空间下电缆自动化装配方法、装置、系统及存储介质。
技术介绍
近年来,机器人操纵柔软物体出现在各种各样的生物医学应用领域以及各种制造过程中,在电子和电气行业尤为常见。在生物医学和工业应用中，也存在许多处理不同类型的范围从柔性物体至粘弹性物体的操作，例如工业材料中的弹性物体、橡胶件、织物、纸张和食物等。柔性材料在服装、鞋类产品、包装、飞机制造行业也有广泛应用。电缆是工业生产中常见的柔软物体。电缆布置、拾取、放置和插入都是常见的任务。这些电缆在外力作用下容易发生变形，但装配工可以用双手灵活应对。给定一个期望的电缆形状，在电缆变形特性未知的情况下装配工能够使电缆变形成期望形状。但对于机器人来说，它仍然是一个挑战。在生产线上，大部分涉及到电缆的操作任务，都是由装配工手工完成，生产线自动化程度低。装配工在重复做着相同的工作，很容易产生疲劳，给安全生产埋下了隐患。机器人通常被认为是替代人力的快速且精密的机器。然而，将机器人和人类的能力等同起来是有风险的。对于装配工来说容易完成的任务对于机器人来说可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种约束空间下电缆自动化装配方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取位置信息步骤：获取端部连接器的位置Pend、障碍物位置Pobs、排斥力势场最大影响范围ρ0；步骤2，实时获取位置信息步骤：实时获取电缆上关键点的位置信息Pi；步骤3，第一计算步骤：计算得到变形雅可比矩阵Jd(q,i)；步骤4，第二计算步骤：计算引力势场Uatt及吸引力Fatt；步骤5，第三计算步骤：计算图像平面内关键点与障碍物之间的距离ρ(Xci)；步骤6，第一判断步骤：若ρ(Xci)≤ρ0，则机器人末端执行器速度由合力决定，否则机器人末端执行器速度仅由吸引力决定；步骤7，驱动步骤：驱动机器人向目标位置运动；步骤8，第...

【技术特征摘要】
1.一种约束空间下电缆自动化装配方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取位置信息步骤：获取端部连接器的位置Pend、障碍物位置Pobs、排斥力势场最大影响范围ρ0；步骤2，实时获取位置信息步骤：实时获取电缆上关键点的位置信息Pi；步骤3，第一计算步骤：计算得到变形雅可比矩阵Jd(q,i)；步骤4，第二计算步骤：计算引力势场Uatt及吸引力Fatt；步骤5，第三计算步骤：计算图像平面内关键点与障碍物之间的距离ρ(Xci)；步骤6，第一判断步骤：若ρ(Xci)≤ρ0，则机器人末端执行器速度由合力决定，否则机器人末端执行器速度仅由吸引力决定；步骤7，驱动步骤：驱动机器人向目标位置运动；步骤8，第二判断步骤：判断机器人与目标位置之间的距离dgoal是否为零，如果为零表示机器人运动至目标位置，程序终止，否则，返回执行步骤2，实时获取位置信息步骤。2.根据权利要求1所述的约束空间下电缆自动化装配方法，其特征在于，在所述步骤1，获取位置信息步骤中，通过对视觉系统进行标定得到标定结果，得到端部连接器的位置Pend，通过基于色彩的视觉检测算法来获取障碍物在图像平面内的位置Pobs；在所述步骤2，实时获取位置信息步骤中，通过基于视觉的方法来检测电缆的变形状态，首先提取电缆的中心线，遍历中心线上的点，实时计算中心线上的点与障碍物的距离，距离最小的点即为该时刻电缆上的关键点；在所述步骤3，第一计算步骤中，变形雅可比矩阵Jd(q,i)用来描述机器人夹持器运动与物体变形的关系，其的数学表达式如下，Jd(q,i)＝w(i)[Jtrans(q,i),Jrot(q,i)](1)Jtrans(q,i)、Jrot(q,i)分别表示根据刚性假设计算得到的平移和转动单元，w(i)为刚度系数，反映了夹持器的运动对电缆上第i个点运动的影响程度，其具体数学表达式如下：w(i)＝e-kd(i)(2)其中,k是一个常数，d(i)表示夹持器到第i个点的距离。3.根据权利要求2所述的约束空间下电缆自动化装配方法，其特征在于，在步骤4，第二计算步骤中，在插座附近对机器人产生吸引力，吸引力随着机器人与插座之间的距离的增加而逐渐增大，随着与机器人之间距离的减小而逐渐衰减，选择的引力函数大小与机器人到插座之间的距离的平方成正比，引力函数为:吸引力表示为：其中，katt为常数因子，X表示机器人的位置，Xgoal表示目标插座的位置，dgoal(X)表示机器人执行器到插座之间的欧式距离。4.根据权利要求3所述的约束空间下电缆自动化装配方法，其特征在于，在所述步骤6，第一判断步骤中，当ρ(Xci)≤ρ0时，末端执行器的速度由两部分组成，机器人末端执行器的速度一部分由引力katt产生，虚拟引力的方向由机器人的当前位置指向目标插座，速度命令如式(7)所示；另一部分由排斥力krep产生；虚拟排斥力不直接施加在机器人的末端执行器上，而是施加在事先指定电缆上的关键点上；排斥力的方向由障碍物指向关键点，速度命令如式(8)所示；由于只能控制电缆的末端，所以这种虚拟斥力无法直接实现，因此只能通过移动机器人末端执行器来间接地实现虚拟斥力；控制器相应的速度命令如式(9)所示：公式7、8、9代表发送到工作在速度伺服模式下的电机的转速指令，其中，J(q)表示机械臂的雅可比矩阵，Jd(q)为公式1中定义的变形雅可比矩阵，K1和K2为常数，K1和K2分别代表增益矩阵，Fatt和Frep分别为公式4式和公式6式计算出来的虚拟吸引力和虚拟排斥力；在步骤7，驱动步骤中，将控制器中算出机器人运动角度发给机器人，驱动机器人进行运动。5.一种约束空间下电缆自动化装配装置，其特征在于，包括：获取位置信息模块：用于获取端部连接器的位置Pend、障碍物位置Pobs...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜欣，焦晨航，刘云辉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44