一种柔性对接设备及方法技术

本发明专利技术的一个技术方案是提供了一种柔性对接设备，其特征在于，包括底座；设于底座上的两个X轴运动机构；设于X轴运动机构上的六维调姿机构；设于六维调姿机构上的待组装产品固定及X轴旋转机构；位于六维调姿机构与待组装产品固定及X轴旋转机构之间的负载测量机构。本发明专利技术的另一个技术方案是提供了一种柔性对接方法，其特征在于，采用上述的柔性对接设备。本发明专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：本发明专利技术只需一人即可完成两空心圆柱体的组装及后续联接固定操作，操作人员在设备开始时既参与了组装，减少了人员的无效工作时间。本发明专利技术抛弃了传统的测量环节，减少了前期设备投入成本以及后期的维护成本。及后期的维护成本。及后期的维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性对接设备及方法


[0001]本专利技术涉及一种用于需分段组装的空心圆柱体的悬浮(平衡)柔性对接设备及方法，属于需分段组装的空心圆柱体产品的柔性组装对接领域。

技术介绍

[0002]现有的需分段组装的空心圆柱体产品，由于其内部需要装配各种零部件，以及组装完成品的结构及外观要求，无法在一个完整的空心圆柱体内部完成所有的零部件装配需求。因此，在成品装配的前，需要将成品分成几段分别进行装配，然后，再将各段进行组装，进而形成最终的产品。
[0003]目前空心圆柱体的联接方式主要有法兰联接、插接和螺纹联接三种方式。大部分需组装的空心圆柱体均为薄壁件，且各段空心圆柱体组装完成后，对于组装完成品的刚性及外形尺寸要求都较高。以上空心圆柱体的三种联接方式中，插接的方式对于各待组装的空心圆柱体的装配面的尺寸及加工质量要求，以及装配公差的要求都比较高，从而对组装技术的要求也比较高。目前，大多数产品的组装都是采用人工装配的方式进行。对于重量不是特别大、长度较长、其直径不大的待组装空心圆柱体，组装时则需耗费多个人工共同抬举，或者通过人工根据装配的位置慢慢调整工装设备，以调整待组装空心舱段的位置来进行装配。对于重量和直径都比较大的待组装空心圆柱体，则只能通过人工一步一步调整工装来进行装配。
[0004]此种装配方式不仅效率较低，且组装的质量好坏与组装效率的高低，受装配人员技术水平的影响较大，同时装配人员的劳动强度也比较大，装配质量也不容易保证。
[0005]针对上述实际问题，有关高校及企业提出了采用采用自动化设备进行自动对接的方案：让机器来代替人工自动完成各空心转主体的组装对接工作。其中：哈尔滨理工大学，自动化学院的许家忠、陈继元、黄成，从两插接装配空心圆柱体组装末端时，空心圆柱体所受接触力出发，提出了“筒类舱段主动柔顺对接策略”的方案。哈尔滨工业大学的姜博文，在其“模块化柔性捕获与对接机构研究”的论文中更为详尽的提出了通过测量空心圆柱体在其组装末端所受接触力的方式，来实时调整待组装空心圆柱体的空间位置姿态的方法。但在其方法中，调姿机构在调整待组装空心圆柱体的空间姿态前，先需要一套计算系统将待组装的空心圆柱体末端所受的阻力的位置，通过至少两次空间坐标转换，转换到调姿机构的绝对坐标系统上，才能再将其分解为调姿机构各个部分所需调整的距离，从而调整调姿机构各个部分的位置，已达到调整待组装空心圆柱体空间姿态的目的。此方法虽然可以最终实现待组装空心圆柱体的空间位置姿态的调整，从而达到自动待对接圆柱体自动对接的目的，但是，其实现的难度较大且不易实现，对算法的要求及计算系统的要求较高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是：解决采用插接组装的空心圆柱体的半自动化装配工作，使原有需多人完成的插接组装工作，由单人即可完成。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术的一个技术方案是提供了一种柔性对接设备，其特征在于，包括：
[0008]一底座；
[0009]设于底座上的两个X轴运动机构，两个X轴运动机构沿X轴间隔一定距离设置；
[0010]设于X轴运动机构上的六维调姿机构，由X轴运动机构带动六维调姿机构沿X轴移动；
[0011]设于六维调姿机构上的待组装产品固定及X轴旋转机构，通过六维调姿机构使待组装产品固定及X轴旋转机构始终保持水平状态；
[0012]位于六维调姿机构与待组装产品固定及X轴旋转机构之间的负载测量机构，负载测量机构能实时检测待组装产品固定及X轴旋转机构上待组装产品的负载状态，并通过计算得出产品的水平位置偏移量，以便驱动六维调姿机构进行姿态调整。
[0013]优选地，所述六维调姿机构包括并联机构，所述X轴运动机构以及所述待组装产品固定及X轴旋转机构分别联结在并联机构的上、下两端；并联机构采用六组伺服电动缸组成，其相互配合伸缩，以使所述待组装产品固定及X轴旋转机构始终保持水平状态。
[0014]优选地，所述待组装产品固定及X轴旋转机构包括通过所述负载测量机构设于所述六维调姿机构上的底板，底板上设有从动旋转卡环机构和主动旋转卡环机构，从动旋转卡环机构和主动旋转卡环机构均通过卡环将待组装空心圆柱体进行固定并锁紧，主动旋转卡环机构的卡环能在驱动电机的驱动下旋转，从而带动其上固定的待组装空心圆柱体进行旋转，从动旋转卡环机构的卡环跟随待组装空心圆柱体一同，在主动旋转卡环机构的作用下旋转。
[0015]本专利技术的另一个技术方案是提供了一种柔性对接方法，其特征在于，采用上述的柔性对接设备，包括以下步骤：
[0016]步骤1、操作人员启动上述的柔性对接设备，各个所述待组装产品固定及X轴旋转机构初始化为水平位置状态；
[0017]步骤2、暂停六维调姿机构、X轴运动机构和主动旋转卡环机构，使各机构保持其当前状态；
[0018]步骤3、打开主动旋转卡环机构以及从动旋转卡环机构的卡环，将待组装的空心圆柱体分别放入相应的卡环内，然后锁紧各卡环；
[0019]步骤4、人工启动X轴运动机构2，手推/拉其中一个待组装空心圆柱体向另外一个空心圆柱体逐渐靠近，在人工对空心圆柱体施加外力的时候，其施加的作用力通过空心圆柱体和待组装产品固定及X轴旋转机构传递到负载测量机构上，负载测量机构将所受到的负载力传递给计算机系统，计算机系统将其转换成六维调姿机构中六组伺服电动缸所需调整的位置参数，并传递给六维调姿机构使其调整状态，使空心圆柱体始终跟随人工用力的方向，并保持水平状态；
[0020]步骤5、在两空心圆柱体即将接触的时候，目视确认两空心圆柱体的径向定位特征基本对中，并暂停X轴运动机构的运动，将其锁定在当前位置；
[0021]步骤6、启动上一步移动到位的空心圆柱体的待组装产品固定及X轴旋转机构以及六维调姿机构，使六维调姿机构自动地重新调整其上空心圆柱体的水平；
[0022]步骤7、人工拉动/推动上一步移动到位的空心圆柱体继续向前移动，六维调姿机
构根据负载测量机构测量出来的数据，实时调整空心圆柱体的空间姿态，使移动的空心圆柱体始终保持水平，并跟随人工拉动/推动的位置，实时保持空心圆柱体的水平，维持人工作用在空心圆柱体上的力为零的状态，实现移动的空心圆柱体和人手的相对平衡；
[0023]步骤8、在两空心圆柱体组装过程中，如果操作人员感知到两空心圆柱体有干涉的情况，可以及时调整相应方向的力，向相反方向用力，则空心圆柱体在六维调姿机构和负载测量机构的共同作用下，再次在新的位置保持水平状态，直至最终调整到所需的位置；
[0024]步骤9、暂停移动空心圆柱体的X轴运动机构、六维调姿机构、待组装产品固定及X轴旋转机构、负载测量机构，使其固定并保持在当前状态下，以便操作人员进行接下来的装配工作；
[0025]步骤10、如果有多余两段的空心圆柱体进行插接组装，则重复上述步骤1至步骤9，依次将各段空心圆柱体组装完毕。
[0026]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0027]1)空心圆柱体的组装，在其两两组装在一体后，还需人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性对接设备，其特征在于，包括：一底座；设于底座上的两个X轴运动机构，两个X轴运动机构沿X轴间隔一定距离设置；设于X轴运动机构上的六维调姿机构，由X轴运动机构带动六维调姿机构沿X轴移动；设于六维调姿机构上的待组装产品固定及X轴旋转机构，通过六维调姿机构使待组装产品固定及X轴旋转机构始终保持水平状态；位于六维调姿机构与待组装产品固定及X轴旋转机构之间的负载测量机构，负载测量机构能实时检测待组装产品固定及X轴旋转机构上待组装产品的负载状态，并通过计算得出产品的水平位置偏移量，以便驱动六维调姿机构进行姿态调整。2.如权利要求1所述的一种柔性对接设备，其特征在于，所述六维调姿机构包括并联机构，所述X轴运动机构以及所述待组装产品固定及X轴旋转机构分别联结在并联机构的上、下两端；并联机构采用六组伺服电动缸组成，其相互配合伸缩，以使所述待组装产品固定及X轴旋转机构始终保持水平状态。3.如权利要求2所述的一种柔性对接设备，其特征在于，所述待组装产品固定及X轴旋转机构包括通过所述负载测量机构设于所述六维调姿机构上的底板，底板上设有从动旋转卡环机构和主动旋转卡环机构，从动旋转卡环机构和主动旋转卡环机构均通过卡环将待组装空心圆柱体进行固定并锁紧，主动旋转卡环机构的卡环能在驱动电机的驱动下旋转，从而带动其上固定的待组装空心圆柱体进行旋转，从动旋转卡环机构的卡环跟随待组装空心圆柱体一同，在主动旋转卡环机构的作用下旋转。4.一种柔性对接方法，其特征在于，采用权利要求3所述的柔性对接设备，包括以下步骤：步骤1、操作人员启动权利要求3所述的柔性对接设备，各个所述待组装产品固定及X轴旋转机构初始化为水平位置状态；步骤2、暂停六维调姿机构、X轴运动机构和主动旋转卡环机构，使各机构保持其当前状态；步骤3、打开主动旋转卡环机构以及从动旋转卡环机构的卡环，将待...

【专利技术属性】
技术研发人员：石勇，庄勇，方佳韵，卢进文，宋庆祝，
申请(专利权)人：上海电器科学研究院，
类型：发明
国别省市：