新松机器人主要产品_新松机器人的轴孔装配工业机器人系统专利

宋新机器人发明的轴孔装配工业机器人，通过工作精度高、接触力可控的轴孔装配工业机器人，完成精确的轴孔装配任务，机器人内部设置的运动计算模块、电机驱动模块和力控制模块控制整个机器人的动作，最终完成精确的轴孔装配。

据微电网消息，数控加工已经在制造业得到广泛应用。随着被加工零件的复杂程度和精度的提高，一些精细零件的加工和装配依靠普通数控机床已经不能满足需求。

例如，在高精度轴孔装配作业中，由于环境中的许多不确定性和突发事件，装配作业经常失败。在常规的位置控制下，装配工业机器人的装配零件之间的微小偏差都可能使装配零件失效，导致装配作业失败，甚至损坏装配工件和外围设备。

在生活中常见的技术中，有的方法利用轴孔空间的“碗形约束域”实现轴孔装配，有的方法利用多轴孔装配装置，根据刚性轴孔装配任务的特点，为弹性多轴孔装配而设计，但大多采用单一位置控制方式设计，接触力无法控制，不适合对接触力有严格要求的装配作业。

而另一种柔顺轴孔装配技术，通过增加位置环的增益，可以实现孔运动条件下的轴孔装配，但仍然依靠位置控制来实现轴孔装配，无法控制接触力。在装配高装配精度或低刚度的工件时，不可控的接触力容易造成装配失败或工件损坏。

为了解决这些问题，宋新机器人于2013年11月14日申请了名为“轴孔装配工业机器人系统及其工作方法”的发明专利(申请号：201310578100.8)。申请人是沈阳宋新机器人自动化有限公司

根据目前公布的专利信息，我们来看看这个轴孔装配的机器人。

如上图所示，轴孔装配的工业机器人系统是结构示意图。该工业机器人系统主要包括工业机器人110、轴孔装配平台120、力传感器130、夹紧装置140、装配工件150、装配孔160和装配轴170。此外，该系统还包括示教模块111、、轨迹规划模块112、、运动计算模块113、、电机驱动模块114和力控制模块115。具体功能模块如下图所示。

其中，工业机器人与轴孔装配平台的底座固定在同一基准面上，夹紧装置安装在工业机器人手臂的末端，装配工件固定在轴孔装配平台上。力传感器安装在臂的末端和夹紧装置之间，实时测量装配轴和装配孔之间的接触力。

工业机器人是六自由度工业机器人。什么是六自由度？物体在空间中有六个自由度，即沿X、Y和Z三个直角坐标轴运动的自由度和绕这三个坐标轴旋转的自由度。因此，为了完全确定一个物体的位置，我们必须明确这六个自由度。六自由度工业机器人可以在工作范围内自由调整工业机器人手臂末端在笛卡尔坐标系中的三个轴向位置和绕三个坐标轴的旋转姿态，除了奇异点。

与六个自由度相匹配，力传感器是六维力传感器，可以检测笛卡尔坐标系中三个方向的力和围绕三个方向的力矩。工业机器人通过示教和轨迹规划生成一系列运动轨迹点，使夹紧装置夹紧装配轴在装配孔上方运动。

运动计算模块将运动轨迹点解析成该时间点对应的关节空间中的关节角度，并传送给电机驱动模块，电机驱动模块驱动工业机器人

上图是装配机器人系统的工作流程图。装配机器人系统首先根据示教位置按照位置控制模式以速度v移动到子画面A的状态，然后在同时控制接触力和位置的模式下继续以速度v向下移动，直到装配轴和装配孔之间的接触力达到设定的恒定值f，如图b所示。

然后，孔搜索单元用于搜索孔以找到正确的装配孔。但由于装配轴与装配孔的姿态不一致，可能会卡死，如图c1所示。为了避免c1，装配机器人在找到装配孔后，在同时控制接触力和位置的模式下，实时调整装配轴的姿态，在控制装配轴向下运动的同时，将装配轴和装配孔之间的姿态力矩控制在合理的小范围内。

当Z方向接触力突然增大，三个方向的姿态力矩仍在合理范围内时，说明装配轴已经插入装配孔底部，如图c2所示，此时装配完成。

最后，我们来看看轴孔装配工业机器人工作方法的步骤流程，如下图所示。

首先，工业机器人通过示教和轨迹规划生成一系列运动轨迹点，使夹紧装置夹紧装配轴在装配孔上方运动。示教模块控制工业机器人在笛卡尔空间和关节空间微动，直至夹紧装置夹紧装配轴到达装配孔正上方，并记录示教要点。轨迹规划模块将示教点解析成光滑的样条曲线，然后将曲线按时间点离散成运动轨迹点。

其次，运动计算模块将运动轨迹点解析为时间点对应的关节空间中的关节角度，并传输给电机驱动模块，电机驱动模块驱动工业机器人运动，并驱动夹紧装置夹紧装配轴在装配孔上方运动。

最后，力控制模块根据接触力和装配轴的位置控制工业机器人的运动，使装配轴以设定的接触力接触装配孔，装配轴顺利插入装配孔。

以上是宋新机器人发明的轴孔装配工业机器人。通过这种工作精度高、接触力可控的轴孔装配，工业机器人可以完成精确的轴孔装配任务，而布置在机器人内部的运动计算模块、电机驱动模块、力控制模块在这个过程中起着极其重要的作用，控制着整个机器人的动作，最终可以完成精确的轴孔装配！