一种机器人自动分步装配插销方法、系统和双臂机器人技术方案

本发明专利技术涉及机器人自动化装配技术领域，提供一种机器人自动分步装配插销方法、系统和双臂机器人，其方法包括：驱动第一机械手臂夹取销钉至位于第一机械手臂基坐标系中的第一预装配点；驱动第二机械手臂夹取带入口的销座至位于第二机械手臂基坐标系中的第二预装配点；当销座定位在第二预装配点时，获取入口在第二机器手臂基坐标系中的入口三维信息；持续检测销座上的销壁在第二机械手臂基坐标系中的多维度力信息；根据入口三维信息和多维度力信息驱动第一机械手臂第一预装配点出发将销钉分步装配至销座中，提高了机械手臂自动抓取销座的能力和在持续获取信息过程中将销钉和销座分步装配为插销的能力，提高了双臂自动分步装配插销效率。

A Method, System and Double-arm Robot for Robot Automatic Step-by-Step Assembly and Plugging

【技术实现步骤摘要】
一种机器人自动分步装配插销方法、系统和双臂机器人
本专利技术涉及机器人自动化装配
，尤其涉及一种机器人自动分步装配插销方法、系统和双臂机器人。
技术介绍
相关技术中，机器人基于视觉引导机器人手臂自动分步装配插销，主要分为抓取、对孔和插入三个阶段：在抓取阶段，根据第一数字图像和特征模板图像驱动机械手臂抓取销钉位于销孔上方；在对孔阶段，逐步获取第二数字图像，根据第二数字图像逐步驱动机械手臂消除偏差，直至销钉能够垂直插入销孔为止；在插入阶段，驱动机械手臂将销钉垂直插入销孔，装配销座和销钉为插销。但是，在抓取阶段，机械手臂缺乏自动抓取销座能力，销座需要以人工干预的方式固定在工作台上，会增加人工成本；在对孔阶段，一方面，机械手臂缺乏在持续获取信息过程中将销钉移向销座的能力，以异步方式获取第二数字图像和驱动机械手臂消除偏差，并且机械手臂在消除偏差之后才将销钉移向销孔，会延长销钉移向销座的时间，降低机械手臂对孔效率；在插入阶段，机械手臂缺乏校正销钉能力，当销钉在销座内发生偏移时，销座会给予销钉阻力，会提升插销的损坏率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中机械手臂缺乏自动抓取销座和在持续获取信息过程中将销钉移向销座能力的不足，提供一种机器人自动分步装配插销方法、系统和双臂机器人。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：依据本专利技术的第一方面，提供了一种机器人自动分步装配插销方法，包括：驱动安装在机器人躯体上的第一机械手臂夹取销钉至位于第一机械手臂基坐标系中的第一预装配点；驱动安装在所述机器人上的第二机械手臂夹取带入口的销座至位于第二机械手臂基坐标系中的第二预装配点；当所述销座定位在所述第二预装配点时，获取所述入口在所述第二机器手臂基坐标系中的入口三维信息；持续检测所述销座上的销壁在所述第二机械手臂基坐标系中的多维度力信息；根据所述入口三维信息和所述多维度力信息驱动所述第一机械手臂从所述第一预装配点出发将所述销钉分步装配至所述销座中。依据本专利技术的第二方面，提供了一种机器人自动分步装配插销系统，包括机械手臂驱动模块、信息获取模块和信息检测模块；所述机械手臂驱动模块，用于驱动安装在机器人躯体上的第一机械手臂夹取销钉至位于第一机械手臂基坐标系中的第一预装配点；驱动安装在所述机器人躯体上的第二机械手臂夹取带入口的销座至位于第二机械手臂基坐标系中的第二预装配点；所述信息获取模块，用于当所述销座定位在所述第二预装配点时，获取所述入口在所述第二机器手臂基坐标系中的入口三维信息；所述信息检测模块，用于持续检测所述销座上的销壁在所述第二机械手臂基坐标系中的多维度力信息；所述机械手臂驱动模块，还用于根据所述入口三维信息和所述多维度力信息驱动所述第一机械手臂从所述第一预装配点出发将所述销钉分步装配至所述销座中。依据本专利技术的第三方面，提供了一种双臂机器人，所述双臂机器人用于执行第一方面所述的机器人自动分步装配插销方法。本专利技术提供的机器人自动分步装配插销方法、系统和双臂机器人的有益效果是：分别驱动第一机械手臂自动夹取销钉至第一预装配点和驱动第二机械手臂自动夹取销座至第二预装配点，实现双臂夹取销座和销钉，销座无需人工干预即可固定在工作台上，既有助于节省人工成本，又提升了双臂装配插销的自动化能力和效率。在销座到达第二预装配点之后，机器人才会获取入口三维信息，可以避免机器人在销座到达第二预装配点之前获取入口三维信息，减少了冗余信息及其占用机器人的存储空间。在持续检测多维度力信息过程中，可以根据入口三维信息和多维度力信息逐步驱动第一机械手臂将销钉移向销座，之后，根据多维度力信息驱动第一机械手臂将销钉插入销座，使得第一机械手臂分步将销钉和销座装配为插销，有助于缩短多维度力信息的准备时间，及时为驱动第一机械手臂分步将销钉和销座装配为插销做好信息准备，有助于缩短销钉移向销座的时间，提高了对孔效率和装配效率，从而，提高了双臂自动分步装配插销效率。附图说明图1a-1i为本专利技术实施例一提供的机器人自动分步装配插销方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例二提供的机器人自动分步装配插销系统的框架示意图；图3为本专利技术实施例三提供的双臂机器人的结构示意图；图4为对应于图3中的双臂机器人的电路示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例一本专利技术实施例提供一种机器人自动分步装配插销方法，包括：驱动安装在机器人躯体上的第一机械手臂夹取销钉至位于第一机械手臂基坐标系中的第一预装配点；驱动安装在机器人躯体上的第二机械手臂夹取带入口的销座至位于第二机械手臂基坐标系中的第二预装配点；当销座定位在第二预装配点时，获取入口在第二机器手臂基坐标系中的入口三维信息；持续检测销座上的销壁在第二机械手臂基坐标系中的多维度力信息；根据入口三维信息和多维度力信息驱动第一机械手臂从第一预装配点出发将销钉分步装配至销座中。在一些实施方式中，如图1a-1e所示，以串行方式驱动第一机械手臂夹取销钉至第一预装配点和驱动第二机械手臂夹取至第二预装配点，有助于保证驱动双臂的可靠性。在一些实施方式中，如图1f-1i所示，以并行方式驱动第一机械手臂夹取销钉至第一预装配点和驱动第二机械手臂夹取销座至第二预装配点，有助于保证双臂的驱动效率，保证了销钉移至第一预装配点的效率和销座移至第二预装配点的效率。在一些实施方式中，如图1a-1c和1f-1g所示，以串行方式获取入口三维信息和持续检测多维度力信息，可以减少冗余信息及其占用机器人的存储空间。在一些实施方式中，如图1d-1e和1h-1i所示，以并行方式获取入口三维信息和持续检测多维度力信息，可以缩短多维度力信息的准备时间，及时为驱动第一机械手臂分步装配销钉至销座中做好信息准备。在一些实施方式中，如图1a-1i所示，在持续检测多维度力信息过程中，可以根据入口三维信息和多维度力信息逐步驱动第一机械手臂将销钉移向销座，之后，根据多维度力信息驱动第一机械手臂将销钉插入销座，直至销钉到达销座上的销底为止，完成双臂自动将销钉和销座装配为插销，并且停止检测多维度力信息，提高了对孔效率和装配效率，提高了双臂自动分步装配插销效率。在一些实施方式中，力传感器可以包括六维力传感器，多维度力信息包括六维度力信息，六维力值可表示为：[+2N+5N+18N+1.2Nm+2.3Nm+0.6Nm]其中，+2N表示六维力传感器在第二机械手臂基坐标系中检测沿着x轴正向的压力，+5N表示在六维力传感器在第二机械手臂基坐标系中检测沿着y轴正向的压力，+18N表示在六维力传感器在第二机械手臂基坐标系中检测沿着z轴正向的压力，+1.2Nm表示在六维力传感器在第二机械手臂基坐标系中检测沿着x轴正向的扭矩，+2.3Nm表示在六维力传感器在第二机械手臂基坐标系中检测沿着y轴正向的扭矩，+0.6Nm表示在六维力传感器在第二机械手臂基坐标系中检测沿着z轴正向的扭矩，其中，“+”表示正向。在一些实施方式中，图1b-1i所示的驱动第一机械手臂夹取销钉至第一预装配点，具体包括：接收3D相机在3D相机坐标系中拍摄的销钉三维图像；根据销钉三维图像识别销钉上的第一抓取点在3D相机坐标系中的第一三维信息；将第一三维信息转换为在第一机械手臂基坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人自动分步装配插销方法，其特征在于，包括：驱动安装在机器人躯体上的第一机械手臂夹取销钉至位于第一机械手臂基坐标系中的第一预装配点；驱动安装在所述机器人躯体上的第二机械手臂夹取带入口的销座至位于第二机械手臂基坐标系中的第二预装配点；当所述销座定位在所述第二预装配点时，获取所述入口在所述第二机器手臂基坐标系中的入口三维信息；持续检测所述销座上的销壁在所述第二机械手臂基坐标系中的多维度力信息；根据所述入口三维信息和所述多维度力信息驱动所述第一机械手臂从所述第一预装配点出发将所述销钉分步装配至所述销座中。

【技术特征摘要】
1.一种机器人自动分步装配插销方法，其特征在于，包括：驱动安装在机器人躯体上的第一机械手臂夹取销钉至位于第一机械手臂基坐标系中的第一预装配点；驱动安装在所述机器人躯体上的第二机械手臂夹取带入口的销座至位于第二机械手臂基坐标系中的第二预装配点；当所述销座定位在所述第二预装配点时，获取所述入口在所述第二机器手臂基坐标系中的入口三维信息；持续检测所述销座上的销壁在所述第二机械手臂基坐标系中的多维度力信息；根据所述入口三维信息和所述多维度力信息驱动所述第一机械手臂从所述第一预装配点出发将所述销钉分步装配至所述销座中。2.根据权利要求1所述的机器人自动分步装配插销方法，其特征在于，根据所述入口三维信息和所述多维度力信息驱动所述第一机械手臂从所述第一预装配点出发将所述销钉分步装配至所述销座中，具体包括：当所述多维度力信息不符合预设下限条件时，根据所述入口三维信息驱动所述第一机械手臂从所述第一预装配点出发将所述销钉逐步夹持至靠近所述入口，以使所述多维度力信息符合所述预设下限条件；当所述多维度力信息符合所述预设下限条件时，根据所述多维度力信息驱动所述第一机械手臂将所述销钉从所述入口插入至所述销座中。3.根据权利要求2所述的机器人自动分步装配插销方法，其特征在于，根据所述入口三维信息驱动所述第一机械手臂从所述第一预装配点出发将所述销钉逐步夹持至靠近所述入口，具体包括：分别获取预设步长和用以表示所述第一预装配点的第一预设三维信息；根据所述入口三维信息和所述第一预设三维信息规划运动路径；根据所述预设步长逐步驱动所述第一机械手臂沿着所述运动路径将所述销钉逐步夹持至靠近所述入口；或者，根据所述入口三维信息、所述预设步长和所述第一预设三维信息计算步数；根据所述步数逐步驱动所述第一机械手臂将所述销钉逐步夹持至靠近所述入口。4.根据权利要求2所述的机器人自动分步装配插销方法，其特征在于，根据所述多维度力信息驱动所述第一机械手臂将所述销钉从所述入口插入至所述销座中，具体包括：从所述多维度力信息中分别读取与所述入口所在的平面平行的两个方向上的二维分量信息和与所述入口所在的平面垂直的一个方向上的一维分量信息；根据所述二维分量信息和预设偏斜校准条件驱动所述第一机械手臂沿着与所述入口所在的平面平行的两个方向校准所述销钉的姿态；根据所述一维分量信息和预设上限条件驱动所述第一机械手臂将所述销钉沿着与所述入口所在的平面垂直的方向从所述入口插入至所述销座中。5.根据权利要求4所述的机器人自动分步装配插销方法，其特征在于，所述预设偏斜校准条件包括偏移校准子条件和倾斜校准子条件，根据所述二维分量信息和预设偏斜校准条件驱动所述第一机械手臂沿着与所述入口所在的平面平行的两个方向校准所述销钉的姿态，具体包括：从所述二维分量信息中分别确定与所述入口所在的平面平行的各个方向上的第一力分量和力距分量；根据各个所述第一力分量和所述偏移校准子条件驱动所述第一机械手臂校准所述销钉沿着与所述入口所在的平面平行的各个方向上的偏移距离；根据各个所述力距分量和所述倾斜校准子条件驱动所述第一机械手臂校准所述销钉沿着与所述入口所在的平面平行的各个方向上的倾斜角度。6.根据权利要求5所述的机器人自动分步装配插销方法，其特征在于，所述偏移校准子条件包括力偏移阈值和距离校准常量，所述倾斜校准子条件包括力矩倾斜阈值和角度校准常量；根据各个所述第一力分量和所述偏移校准子条件驱动所述第一机械手臂校准所述销钉沿着与所述入口所在的平面平行的各...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淼，闫琳，明棚，付中涛，张敏，李必强，周新钊，龙会才，
申请(专利权)人：武汉库柏特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42