CN113878323A - 一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法 - Google Patents

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CN113878323A CN202111144231.6A CN202111144231A CN113878323A CN 113878323 A CN113878323 A CN 113878323A CN 202111144231 A CN202111144231 A CN 202111144231A CN 113878323 A CN113878323 A CN 113878323A
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于少冲
靳津
张保伟
马金荣
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Abstract

本发明涉及工件装配技术领域，具体为一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，包括底座轴工件和双孔工件，双孔工件内部开设有安装孔，安装孔与轴工件相匹配，底座内部设置有可以对活动盘进行移动的移动组件，底座内部设置有可以使活动盘移动更为稳定的支撑组件，活动盘顶部设置有用于移动安装板的连接机构，安装板内部设置有可以对轴工件进行安装的夹持安装机构；本发明通过设置夹持安装机构，通过安装板内部的夹持件对轴工件进行夹持，当轴工件与双孔工件内部的安装孔对其时轴工件会猛地下楼，此时压力传感器检测到压力突然变大时通过液压杆将轴工件推送至安装孔内部，完成对轴工件的精准安装。

Description

一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法
技术领域
本发明涉及工件装配技术领域，具体为一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法。
背景技术
装配技术是随着对产品质量的要求不断提高和生产批量增大而发展起来的。机械制造业发展初期,装配多用锉、磨、修刮、锤击和拧紧螺钉等操作,使零件配合和联接起来。18世纪末期,产品批量增大,加工质量提高,于是出现了互换性装配。例如1789年,美国E.惠特尼制造1万支具有可以互换零件的滑膛枪,依靠专门工夹具使不熟练的童工也能从事装配工作,工时大为缩短。19世纪初至中叶,互换性装配逐步推广到时钟、小型武器、纺织机械和缝纫机等产品。在互换性装配发展的同时，还发展了装配流水作业，至20世纪初出现了较完善的汽车装配线。以后，进一步发展了自动化装配。
现今的基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置主要适用于单轴孔装配，很少有适用于多轴孔进行装配的装置，在对多轴孔进行装配时不方便进行精准的控制导致安装不稳，且大型工件的装配主要为多轴孔装配。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，包括底座轴工件和双孔工件，所述双孔工件内部开设有安装孔，所述安装孔与所述轴工件相匹配，所述底座内部设置有可以对活动盘进行移动的移动组件，所述底座内部设置有可以使活动盘移动更为稳定的支撑组件，所述活动盘顶部设置有用于移动安装板的连接机构，所述安装板内部设置有可以对轴工件进行安装的夹持安装机构；所述夹持安装机构包括液压杆、缓冲板、电动推杆和夹持件，所述液压杆固定连接在所述安装板内部，所述缓冲板固定连接在所述液压杆一端，所述电动推杆固定连接在所述安装板内部，所述夹持件固定连接在所述电动推杆一端。
可选的，所述移动组件包括螺纹杆、安装块和驱动电机，所述螺纹杆转动连接在所述底座内部，所述驱动电机固定连接在所述底座一侧，所述螺纹杆固定连接在所述驱动电机输出端，所述安装块固定连接在所述活动盘底部，所述安装块与所述螺纹杆相匹配。
可选的，所述支撑组件包括滑块、连接轴和滚轮，所述滑块固定连接在所述活动盘底部，所述底座内部开设有滑槽，所述滑槽底部开设有安装腔，所述滑块位于所述安装腔内部，所述连接轴转动连接在所述安装腔内部，所述滚轮固定连接在所述连接轴侧壁。
可选的，所述滑块内部开设有滚轮槽，所述滚轮与所述滚轮槽相匹配，所述滑块通过所述滚轮和滚轮槽滑动连接在所述安装腔内部，所述滚轮设置有若干个，若干个所述滚轮均匀设置在所述滑块两侧。
可选的，所述支撑组件还包括输油管和喷油器，所述安装腔底部开设有储油槽，所述喷油器固定连接在所述安装腔内部，所述输油管固定连接在所述储油槽底部与所述喷油器连接端之间。
可选的，所述储油槽内部注有润滑油。
可选的，所述连接机构包括固定板、旋转底座、第一机械臂、第二机械臂、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和连接件，所述固定板固定安装在所述活动盘顶部，所述旋转底座转动连接在所述固定板内部，所述第一伺服电机固定连接在所述旋转底座一侧，所述第一机械臂固定连接在所述第一伺服电机输出端，所述第一机械臂通过所述第一伺服电机活动连接在所述旋转底座顶部，所述第二机械臂通过所述第二伺服电机活动连接在所述第一机械臂一端，所述连接件活动连接在所述第二机械臂一端，所述连接件固定连接在所述第三伺服电机输出端，所述第三伺服电机位于所述连接件一侧。
可选的，所述安装板固定连接在所述连接件一端。
可选的，所述夹持安装机构还包括垫板、第一连接板、第二连接板、第一导轨和第二导轨，所述夹持件内部开设有若干个活动槽，所述第一导轨与所述第二导轨均固定连接在若干个所述活动槽内部，所述第一连接板与所述第二连接板均固定连接在所述垫板一侧，所述第一连接板滑动连接在所述第二导轨侧壁，所述第二连接板滑动连接所述第一导轨侧壁，所述垫板通过所述第一连接板和第二连接板滑动连接在所述夹持件一侧，所述第一连接板一侧与所述活动槽内壁之间固定连接有弹簧，所述弹簧位于所述第二导轨侧壁，所述第一导轨内部固定安装有压力传感器，所述第二连接板与所述压力传感器相匹配。
可选的，通过在安装板内部安装电动推杆使电动推杆可以推动夹持件移动，使夹持件可以对轴工件进行夹持，通过第一连接板、第二连接板、第一导轨和第二导轨使垫板可以滑动在夹持件一侧，当夹持件对轴工件进行夹持时垫板可以防止夹持件损伤轴工件，且在对轴工件进行安装时通过连接机构和移动组件配合将轴工件移动至双孔工件上方时，第一导轨内部的压力传感器开始工作，当轴工件与双孔工件内部的安装孔对其时轴工件会猛地下楼，此时压力传感器检测到压力突然变大时通过液压杆将轴工件推送至安装孔内部，完成对轴工件的精准安装，通过液压杆移动的缓冲板可以防止液压杆在推送过程中损伤轴工件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过设置夹持安装机构，通过安装板内部的夹持件对轴工件进行夹持，当轴工件与双孔工件内部的安装孔对其时轴工件会猛地下楼，此时压力传感器检测到压力突然变大时通过液压杆将轴工件推送至安装孔内部，完成对轴工件的精准安装。
2、本发明通过设置移动组件，通过驱动电机运行带动螺纹杆转动在底座内部，通过活动盘底部的安装块当螺纹杆转动时会带动活动盘在底座顶部移动。
3、本发明通过设置支撑组件，当活动盘移动时会带动活动盘底部的滑块移动，滑块通过内部的滚轮槽和安装腔内部的滚轮滑动在底座内部，活动盘通过滑块与滚轮的支撑使移动更为稳定，通过在安装腔底部开设储油槽使润滑油可以储存在储油槽内部，通过喷油器和输油管可以将储油槽内部的润滑油喷射到滚轮与连接轴连接处，实现对滚轮的润滑，使滚轮转动更为稳定。
4、本发明通过设置连接机构，通过旋转底座使连接机构可以转动在固定板顶部，通过设置第一伺服电机使第一伺服电机可以带动第一机械臂在旋转底座顶部转动，通过设置第二伺服电机使第二伺服电机可以带动第二机械臂转动在第一机械臂一端，通过设置第三伺服电机使第三伺服电机可以带动连接件转动在第二机械臂一端，通过将安装板固定连接在连接件一端，使连接件可以带动安装板移动。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明背面结构示意图；
图3为本发明底座剖视结构示意图；
图4为本发明图3中A处放大图；
图5为本发明安装板结构剖视图；
图6为本发明夹持件结构示意图；
图7为本发明夹持件局部剖视图。
附图标号说明：
1、底座；2、螺纹杆；3、滑槽；4、活动盘；5、安装块；6、固定板；7、旋转底座；8、第一机械臂；9、第二机械臂；10、第一伺服电机；11、第二伺服电机；12、第三伺服电机；13、连接件；14、安装板；15、轴工件；16、双孔工件；17、安装孔；18、驱动电机；19、滑块；20、安装腔；21、连接轴；22、滚轮；23、储油槽；24、输油管；25、喷油器；26、液压杆；27、缓冲板；28、电动推杆；29、夹持件；30、垫板；31、第一连接板；32、第二连接板；33、第一导轨；34、第二导轨。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，本发明提供一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，包括底座1轴工件15和双孔工件16，双孔工件16内部开设有安装孔17，安装孔17与轴工件15相匹配，底座1内部设置有可以对活动盘4进行移动的移动组件，底座1内部设置有可以使活动盘4移动更为稳定的支撑组件，活动盘4顶部设置有用于移动安装板14的连接机构，安装板14内部设置有可以对轴工件15进行安装的夹持安装机构；通过夹持安装机构对轴工件15进行夹持，通过连接机构与移动组件控制轴工件15的位置，当轴工件15位于安装孔17处时通过夹持安装机构对轴工件15进行安装，通过在第一机械臂8和第二机械臂9内部安装力控传感器来对夹持安装机构中夹持件29的夹持力度，防止夹持过紧或过松，机器人通过实时监控监控力的变化，来定义力的坐标系、受力的方向、力的大小、力的类型和位置背离的限制，从而实现力控功能。
参阅图2、图3，移动组件包括螺纹杆2、安装块5和驱动电机18，螺纹杆2转动连接在底座1内部，驱动电机18固定连接在底座1一侧，螺纹杆2固定连接在驱动电机18输出端，安装块5固定连接在活动盘4底部，安装块5与螺纹杆2相匹配；通过驱动电机18运行带动螺纹杆2转动在底座1内部，通过活动盘4底部的安装块5当螺纹杆2转动时会带动活动盘4在底座1顶部移动。
参阅图3、图4，支撑组件包括滑块19、连接轴21和滚轮22，滑块19固定连接在活动盘4底部，底座1内部开设有滑槽3，滑槽3底部开设有安装腔20，滑块19位于安装腔20内部，连接轴21转动连接在安装腔20内部，滚轮22固定连接在连接轴21侧壁，滑块19内部开设有滚轮槽，滚轮22与滚轮槽相匹配，滑块19通过滚轮22和滚轮槽滑动连接在安装腔20内部，滚轮22设置有若干个，若干个滚轮22均匀设置在滑块19两侧，支撑组件还包括输油管24和喷油器25，安装腔20底部开设有储油槽23，喷油器25固定连接在安装腔20内部，输油管24固定连接在储油槽23底部与喷油器25连接端之间，储油槽23内部注有润滑油；当活动盘4移动时会带动活动盘4底部的滑块19移动，滑块19通过内部的滚轮槽和安装腔20内部的滚轮22滑动在底座1内部，活动盘4通过滑块19与滚轮22的支撑使移动更为稳定，通过在安装腔20底部开设储油槽23使润滑油可以储存在储油槽23内部，通过喷油器25和输油管24可以将储油槽23内部的润滑油喷射到滚轮22与连接轴21连接处，实现对滚轮22的润滑，使滚轮22转动更为稳定。
参阅图1、图2，连接机构包括固定板6、旋转底座7、第一机械臂8、第二机械臂9、第一伺服电机10、第二伺服电机11、第三伺服电机12和连接件13，固定板6固定安装在活动盘4顶部，旋转底座7转动连接在固定板6内部，第一伺服电机10固定连接在旋转底座7一侧，第一机械臂8固定连接在第一伺服电机10输出端，第一机械臂8通过第一伺服电机10活动连接在旋转底座7顶部，第二机械臂9通过第二伺服电机11活动连接在第一机械臂8一端，连接件13活动连接在第二机械臂9一端，连接件13固定连接在第三伺服电机12输出端，第三伺服电机12位于连接件13一侧，安装板14固定连接在连接件13一端；通过旋转底座7使连接机构可以转动在固定板6顶部，通过设置第一伺服电机10使第一伺服电机10可以带动第一机械臂8在旋转底座7顶部转动，通过设置第二伺服电机11使第二伺服电机11可以带动第二机械臂9转动在第一机械臂8一端，通过设置第三伺服电机12使第三伺服电机12可以带动连接件13转动在第二机械臂9一端，通过将安装板14固定连接在连接件13一端，使连接件13可以带动安装板14移动。
参阅图5、图6、图7，夹持安装机构包括液压杆26、缓冲板27、电动推杆28和夹持件29，液压杆26固定连接在安装板14内部，缓冲板27固定连接在液压杆26一端，电动推杆28固定连接在安装板14内部，夹持件29固定连接在电动推杆28一端，夹持安装机构还包括垫板30、第一连接板31、第二连接板32、第一导轨33和第二导轨34，夹持件29内部开设有若干个活动槽，第一导轨33与第二导轨34均固定连接在若干个活动槽内部，第一连接板31与第二连接板32均固定连接在垫板30一侧，第一连接板31滑动连接在第二导轨34侧壁，第二连接板32滑动连接第一导轨33侧壁，垫板30通过第一连接板31和第二连接板32滑动连接在夹持件29一侧，第一连接板31一侧与活动槽内壁之间固定连接有弹簧，弹簧位于第二导轨34侧壁，第一导轨33内部固定安装有压力传感器，第二连接板32与压力传感器相匹配；通过在安装板14内部安装电动推杆28使电动推杆28可以推动夹持件29移动，使夹持件29可以对轴工件15进行夹持，通过第一连接板31、第二连接板32、第一导轨33和第二导轨34使垫板30可以滑动在夹持件29一侧，当夹持件29对轴工件15进行夹持时垫板30可以防止夹持件29损伤轴工件15，且在对轴工件15进行安装时通过连接机构和移动组件配合将轴工件15移动至双孔工件16上方时，第一导轨33内部的压力传感器开始工作，当轴工件15与双孔工件16内部的安装孔17对其时轴工件15会猛地下楼，此时压力传感器检测到压力突然变大时通过液压杆26将轴工件15推送至安装孔17内部，完成对轴工件15的精准安装，通过液压杆26移动的缓冲板27可以防止液压杆26在推送过程中损伤轴工件15。
本发明的工作流程及原理：当需要对双轴孔工件进行装配时，通过在安装板14内部安装电动推杆28使电动推杆28可以推动夹持件29移动，使夹持件29可以对轴工件15进行夹持，通过第一连接板31、第二连接板32、第一导轨33和第二导轨34使垫板30可以滑动在夹持件29一侧，当夹持件29对轴工件15进行夹持时垫板30可以防止夹持件29损伤轴工件15，且在对轴工件15进行安装时通过旋转底座7使连接机构可以转动在固定板6顶部，通过设置第一伺服电机10使第一伺服电机10可以带动第一机械臂8在旋转底座7顶部转动，通过设置第二伺服电机11使第二伺服电机11可以带动第二机械臂9转动在第一机械臂8一端，通过设置第三伺服电机12使第三伺服电机12可以带动连接件13转动在第二机械臂9一端，通过将安装板14固定连接在连接件13一端，使连接件13可以带动安装板14移动，再通过驱动电机18运行带动螺纹杆2转动在底座1内部，通过活动盘4底部的安装块5当螺纹杆2转动时会带动活动盘4在底座1顶部移动，当活动盘4移动时会带动活动盘4底部的滑块19移动，滑块19通过内部的滚轮槽和安装腔20内部的滚轮22滑动在底座1内部，活动盘4通过滑块19与滚轮22的支撑使移动更为稳定，通过在安装腔20底部开设储油槽23使润滑油可以储存在储油槽23内部，通过喷油器25和输油管24可以将储油槽23内部的润滑油喷射到滚轮22与连接轴21连接处，实现对滚轮22的润滑，使滚轮22转动更为稳定，通过配合将轴工件15移动至双孔工件16上方时，第一导轨33内部的压力传感器开始工作，当轴工件15与双孔工件16内部的安装孔17对其时轴工件15会猛地下楼，此时压力传感器检测到压力突然变大时通过液压杆26将轴工件15推送至安装孔17内部，完成对轴工件15的精准安装，通过液压杆26移动的缓冲板27可以防止液压杆26在推送过程中损伤轴工件15。
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，包括底座(1)轴工件(15)和双孔工件(16)，所述双孔工件(16)内部开设有安装孔(17)，所述安装孔(17)与所述轴工件(15)相匹配，其特征在于：
所述底座(1)内部设置有可以对活动盘(4)进行移动的移动组件，所述底座(1)内部设置有可以使活动盘(4)移动更为稳定的支撑组件，所述活动盘(4)顶部设置有用于移动安装板(14)的连接机构，所述安装板(14)内部设置有可以对轴工件(15)进行安装的夹持安装机构；
所述夹持安装机构包括液压杆(26)、缓冲板(27)、电动推杆(28)和夹持件(29)，所述液压杆(26)固定连接在所述安装板(14)内部，所述缓冲板(27)固定连接在所述液压杆(26)一端，所述电动推杆(28)固定连接在所述安装板(14)内部，所述夹持件(29)固定连接在所述电动推杆(28)一端。
2.根据权利要求1所述的一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，其特征在于：所述移动组件包括螺纹杆(2)、安装块(5)和驱动电机(18)，所述螺纹杆(2)转动连接在所述底座(1)内部，所述驱动电机(18)固定连接在所述底座(1)一侧，所述螺纹杆(2)固定连接在所述驱动电机(18)输出端，所述安装块(5)固定连接在所述活动盘(4)底部，所述安装块(5)与所述螺纹杆(2)相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，其特征在于：所述支撑组件包括滑块(19)、连接轴(21)和滚轮(22)，所述滑块(19)固定连接在所述活动盘(4)底部，所述底座(1)内部开设有滑槽(3)，所述滑槽(3)底部开设有安装腔(20)，所述滑块(19)位于所述安装腔(20)内部，所述连接轴(21)转动连接在所述安装腔(20)内部，所述滚轮(22)固定连接在所述连接轴(21)侧壁。
4.根据权利要求3所述的一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，其特征在于：所述滑块(19)内部开设有滚轮槽，所述滚轮(22)与所述滚轮槽相匹配，所述滑块(19)通过所述滚轮(22)和滚轮槽滑动连接在所述安装腔(20)内部，所述滚轮(22)设置有若干个，若干个所述滚轮(22)均匀设置在所述滑块(19)两侧。
5.根据权利要求3所述的一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，其特征在于：所述支撑组件还包括输油管(24)和喷油器(25)，所述安装腔(20)底部开设有储油槽(23)，所述喷油器(25)固定连接在所述安装腔(20)内部，所述输油管(24)固定连接在所述储油槽(23)底部与所述喷油器(25)连接端之间。
6.根据权利要求5所述的一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，其特征在于：所述储油槽(23)内部注有润滑油。
7.根据权利要求1所述的一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，其特征在于：所述连接机构包括固定板(6)、旋转底座(7)、第一机械臂(8)、第二机械臂(9)、第一伺服电机(10)、第二伺服电机(11)、第三伺服电机(12)和连接件(13)，所述固定板(6)固定安装在所述活动盘(4)顶部，所述旋转底座(7)转动连接在所述固定板(6)内部，所述第一伺服电机(10)固定连接在所述旋转底座(7)一侧，所述第一机械臂(8)固定连接在所述第一伺服电机(10)输出端，所述第一机械臂(8)通过所述第一伺服电机(10)活动连接在所述旋转底座(7)顶部，所述第二机械臂(9)通过所述第二伺服电机(11)活动连接在所述第一机械臂(8)一端，所述连接件(13)活动连接在所述第二机械臂(9)一端，所述连接件(13)固定连接在所述第三伺服电机(12)输出端，所述第三伺服电机(12)位于所述连接件(13)一侧。
8.根据权利要求1或7所述的一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，其特征在于：所述安装板(14)固定连接在所述连接件(13)一端。
9.根据权利要求1所述的一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，其特征在于：所述夹持安装机构还包括垫板(30)、第一连接板(31)、第二连接板(32)、第一导轨(33)和第二导轨(34)，所述夹持件(29)内部开设有若干个活动槽，所述第一导轨(33)与所述第二导轨(34)均固定连接在若干个所述活动槽内部，所述第一连接板(31)与所述第二连接板(32)均固定连接在所述垫板(30)一侧，所述第一连接板(31)滑动连接在所述第二导轨(34)侧壁，所述第二连接板(32)滑动连接所述第一导轨(33)侧壁，所述垫板(30)通过所述第一连接板(31)和第二连接板(32)滑动连接在所述夹持件(29)一侧，所述第一连接板(31)一侧与所述活动槽内壁之间固定连接有弹簧，所述弹簧位于所述第二导轨(34)侧壁，所述第一导轨(33)内部固定安装有压力传感器，所述第二连接板(32)与所述压力传感器相匹配。
10.根据权利要求1所述的一种基于力控传感器的双轴孔装配机器人装置和方法，其特征在于：通过在安装板(14)内部安装电动推杆(28)使电动推杆(28)可以推动夹持件(29)移动，使夹持件(29)可以对轴工件(15)进行夹持，通过第一连接板(31)、第二连接板(32)、第一导轨(33)和第二导轨(34)使垫板(30)可以滑动在夹持件(29)一侧，当夹持件(29)对轴工件(15)进行夹持时垫板(30)可以防止夹持件(29)损伤轴工件(15)，且在对轴工件(15)进行安装时通过连接机构和移动组件配合将轴工件(15)移动至双孔工件(16)上方时，第一导轨(33)内部的压力传感器开始工作，当轴工件(15)与双孔工件(16)内部的安装孔(17)对其时轴工件(15)会猛地下楼，此时压力传感器检测到压力突然变大时通过液压杆(26)将轴工件(15)推送至安装孔(17)内部，完成对轴工件(15)的精准安装，通过液压杆(26)移动的缓冲板(27)可以防止液压杆(26)在推送过程中损伤轴工件(15)。
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