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圓軸孔機器人主動裝配方法的研究
精密裝配要求裝配對象準確定位,極小的錯位常造成過大的裝配接觸力,從而導致裝配零件 卡滯、楔緊、擦傷,甚至損壞零件或設備-機器人雖然通過提高機器人及周邊裝置的精度可使系 統定位精度有所改善⑴,但提高的精度畢竟有限-與周邊裝置組成裝配系統時,采用柔順裝配技 術,讓機器人在裝配過程中具有補償和校正定位誤差的能力才是較為實際的解決辦法。
目前,利用機器人實現圓軸孔裝配有主動法、被動法和主被動法等裝配方法主動法基于 傳感技術,傳感器提供一定的自適應性,能補償零件的定位誤差,并對機器人的運動進行控制和 修正-它允許無倒角、大定位誤差、變柔順操作,與被動方法相比,接觸力急劇減小-本文在分 析圓軸孔裝配中力的關系基礎上,提出了利用力傳感器的裝配方法,并做了相應的實驗-
1圓軸孔裝配時的力學分析 1.1假設
本文在裝配過程的力學分析中,采用S.N.Smumovic提出的軸孔兩維模型及相應假設:軸孔剛 性,即忽略變形;準靜態,即忽略慣性力;動靜摩擦系數相等另外,假設在找孔階段角度誤 差很小,可忽略不計,此時軸孔間只存在側向誤差,軸孔接觸情況如圖1所示-同時假設孔對軸的 作用力沿接觸面均勻分布,作用力的合力通過接觸面的幾何中心(形心D)
圖1找孔階段軸孔接觸情況 圖2軸孔幾何關系
1.2找孔階段的力學分析
2.1孔搜索方法
在搜索找孔時,對垂直方向的裝配力G進行監測。設裝配所需最大裝配力為F;2,最小裝配力 為巧,其值通過實驗確定-
1)接近階段:此時軸將繼續向下,如圖3a所示-
機器人裝配系統
實驗所用的機器人裝配系統由Adept One機器人、SAFMS-130六維腕力傳感器、專用工 和自動傳輸線組成。其中,AdeptOne機器人是4軸、直接驅動、SCARA型裝配機器人。最大 力18 kg,最大負載9 kg,最大速度9m/s,分辨率0.013 mm,重復精度0.025 mim AdeptOne機 在x、v方向上(水平面內)具有一定的柔順性,可補償_定的側向位置誤差- SAFMS-130六維 傳感器采用了懸浮式十字梁結構,通過測試十字梁的撓性應變來間接測量機械手末端構件與 間的三個分力和三個分力矩=在此裝配系統中,軸孔定位在專用工裝板上,由流水作業的傳 送至裝配工位^通過將裝配工作臺與機器人主軸軸線的垂直度控制在很小的范圍內,可使初 度誤差很小。
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