CN117140540A - 紧固***及紧固***的拾取紧固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧固***及紧固***的拾取紧固方法，紧固***包括：紧固装置，紧固装置用于连接在机械臂末端；振动平台，振动平台设在紧固装置的底部，振动平台内盛装有安装件，在紧固装置调节至第一预设位置的情况下，紧固装置用于拾取安装件，且在紧固装置拾取安装件后，通过机械臂将紧固装置移动到第二预设位置，以将安装件移动到待固定产品上；拍摄件，拍摄件用于获取紧固装置和振动平台的空间位置，并建立坐标系，以对安装件的移动位置进行定位。本发明的紧固***，能够实现移动位置的粗调和精调，保证紧固件对安装件的高精度拾取，提高生产效率和产品质量，满足小尺寸安装件的高精度装配需求。

Description

紧固***及紧固***的拾取紧固方法

技术领域

本发明涉及机器人智能装配技术领域，更具体地，涉及一种紧固***及紧固***的拾取紧固方法。

背景技术

在3C(3C是指结合电脑、通讯、和消费性电子三大科技产品整合应用的资讯家电产业)电子领域，高精度螺丝(通常规格为M1至M4)在装配过程中起着重要的作用，特别是在手机制造中，每部手机通常包含70多颗高精度螺丝。

然而，在工业生产过程中，我们面临着两个主要问题：一是如何精确地识别螺丝的位置以方便机械臂抓取，二是如何让机械臂末端执行器有效拾取螺丝。

现行的最先进机械臂的重复定位精度为0.03mm，但在装载末端执行器后，这一误差可能会扩大到0.2mm-0.3mm，摆位精度为0.1mm。这对于一颗规格为M1.4，外径为1.3mm，牙距为0.3mm的高精度螺丝来说，可能导致末端执行器无法精确地定位到螺丝附近，无法有效地拾取螺丝，同时也无法将螺丝精确地放置在手机的螺孔对应位置。这种精度误差在生产过程中可能导致生产效率的降低，甚至可能影响产品质量，无法满足高精度螺丝装配的精细需求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种紧固***及紧固***的拾取紧固方法的新技术方案，至少能够解决现有技术中定位精度差，无法满足高精度螺丝装配的精细需求等问题。

本发明的第一方面，提供了一种紧固***，应用于机器人机械臂，以拾取和紧固安装件，所述紧固***包括：应用于机器人机械臂，以拾取和紧固安装件，所述紧固***包括：紧固装置，所述紧固装置用于连接在机械臂末端，所述紧固装置的位置可调节；振动平台，所述振动平台设在所述紧固装置的底部，且与所述紧固装置间隔设置，所述振动平台内盛装有所述安装件，在所述紧固装置调节至第一预设位置的情况下，所述紧固装置用于拾取所述安装件，且在所述紧固装置拾取所述安装件后，通过所述机械臂将所述紧固装置移动到第二预设位置，以将所述安装件移动到待固定产品上；拍摄件，所述拍摄件用于获取所述紧固装置和所述振动平台的空间位置，并建立坐标系，以对所述安装件的移动位置进行定位。

可选地，所述紧固装置包括：微动平台，所述微动平台用于连接在机械臂末端，所述微动平台的位置可调节；紧固件，所述紧固件与所述微动平台连接，在所述微动平台调节至所述第一预设位置的情况下，所述紧固件用于拾取所述安装件，且在所述紧固件拾取所述安装件后，通过所述机械臂将所述紧固件移动到所述第二预设位置，以将所述安装件移动到待固定产品上。

可选地，所述微动平台与所述机器臂之间设有安装架，所述微动平台通过所述安装架与所述机械臂固定连接。

可选地，所述紧固件设在所述微动平台的外侧边缘位置。

可选地，所述微动平台内设有空腔，所述紧固件设在所述空腔内，且所述紧固件的一部分朝向所述振动平台的方向伸出所述微动平台。

可选地，所述微动平台包括：第一安装板，所述第一安装板上设有多个第一安装孔；第二安装板，所述第二安装板与所述第一安装板在高度方向上间隔开布置，所述第二安装板上设有多个第二安装孔，所述第二安装板相对所述第一安装板靠近所述振动平台；多个调节件，多个所述调节件设在所述第一安装板和所述第二安装板内，且每个所述调节件的一端与所述第一安装孔连接，另一端与所述第二安装孔连接，至少两个所述调节件在第一安装板和第二安装板内的延伸方向不同，多个所述调节件的长度可调节，以调节所述微动平台的空间位置。

可选地，所述第一安装板和所述第二安装板分别为圆形板体，所述紧固件上设有连接杆，所述连接杆的一端与所述紧固件连接，另一端延伸至所述第一安装板的背向所述第二安装板一侧的中心位置。

可选地，所述紧固件的一端与所述第一安装板的朝向所述第二安装板一侧的中心位置连接，另一端穿过所述第二安装板。

可选地，所述紧固件的朝向所述振动平台的一端设有磁吸部，所述安装件为磁吸件。

可选地，所述振动平台内设有多个容纳孔，每个所述容纳孔内分别用于容纳适配尺寸的所述安装件。

可选地，所述拍摄件包括：第一拍摄体和第二拍摄体，所述第一拍摄体设在所述振动平台顶部，所述第二拍摄体设在所述微动平台底部。

可选地，所述紧固***还包括：夹具，所述夹具上用于固定所述待固定产品。

本发明的第二方面，提供一种紧固***的拾取紧固方法，应用于上述实施例中所述的紧固***，所述拾取紧固方法包括：

紧固***初始化，将机械臂固定位置设为所述紧固***的世界坐标系原点；

通过拍摄件进行世界坐标系的标定，并确定振动平台中安装件的可用范围，建立所述紧固***的坐标系位置；

控制机器臂移动，以实现所述紧固装置的粗调；

调节所述紧固装置的坐标系，将所述紧固装置调节至第一预设位置，以使所述紧固装置与所述安装件的距离缩小到预设距离，实现所述紧固装置的精调；

通过所述紧固装置拾取所述安装件；

将所述紧固装置移动到第二预设位置，实现所述安装件与所述待固定产品的紧固安装。

可选地，通过拍摄件进行世界坐标系的标定，并确定振动平台中安装件的可用范围，建立所述紧固***的坐标系位置的步骤还包括：

根据第一拍摄体、所述机械臂以及紧固装置的空间位置，以及第二拍摄体进行世界坐标系的标定，得到所述微动平台下子坐标系和所述振动平台下子坐标系；

对夹具和待固定产品进行世界坐标系标定；

根据标定的世界坐标系，得到所述紧固***的坐标位置信息，并传输给计算平台；

所述计算平台将坐标位置信息发送指令给机械臂控制器。

可选地，控制机器臂移动，以实现所述紧固装置的粗调的步骤包括：

根据所述紧固***的坐标位置信息，规划所述机械臂的移动路径；

通过机械臂控制器实时计算，所述微动平台与所述振动平台中心坐标系之间的距离。

可选地，将所述微动平台调节至第一预设位置，以使所述紧固件与所述安装件的距离缩小到的所述预设距离为小于0.1mm。

可选地，将所述紧固装置移动到第二预设位置，实现所述安装件与所述待固定产品的紧固安装的步骤包括：

计算所述紧固件与所述待固定产品之间的距离；

规划将所述紧固件移动到所述第二预设位置的移动路径；

将所述紧固件移动到所述第二预设位置；

所述微动平台调节坐标系位置，以使所述紧固件端部的所述安装件位于所述待固定产品的孔位中；

通过第二拍摄体判断所述安装件的安装位置；

通过所述紧固件将所述安装件紧固在所述待固定产品的孔位中。

本发明的紧固***，将紧固装置安装在机械臂末端的执行器上，用于拾取安装件，并紧固待固定产品。振动平台用于盛装和筛选安装件，拍摄件用于获取紧固***的空间位置，根据拍摄件获取的空间位置，建立相应的坐标系，准确识别安装件的位置，方便紧固装置拾取安装件。通过拍摄件建立的坐标系，控制机械臂将紧固装置移动到第一预设位置，实现紧固装置的位置粗调。完成粗调后，控制紧固装置进行位置精调，完成精调后，控制机械臂将紧固件移动到第二预设位置，完成安装件与待固定产品的紧固安装。本发明的紧固***，在拍摄件与紧固装置的配合下，能够实现粗调和精调，准确识别和定位安装件的位置，进一步保证紧固装置对安装件的高精度拾取，提高生产效率和产品质量，满足小尺寸安装件的高精度装配需求。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明实施例的机械臂操作紧固***的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的紧固***的一个结构示意图；

图3是根据本发明实施例的紧固***的另一个结构示意图；

图4是根据本发明实施例的紧固***的拾取紧固方法的流程图。

附图标记：

紧固装置100；微动平台10；第一安装板11；第二安装板12；调节件13；紧固件20；磁吸部21；

振动平台30；容纳孔31；

第一拍摄体41；第二拍摄体42；

安装架51；连接杆52；

机械臂61；安装件62；夹具63；待固定产品64；支撑座65；操作台66。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明的说明书和权利要求书中，若涉及到术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，若涉及到术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，涉及到的术语“安装”、“相连”、“连接”，应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图具体描述根据本发明实施例的紧固***。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的紧固***，应用于机器人机械臂61，以拾取和紧固安装件62。紧固***包括紧固装置100、振动平台30和拍摄件。

具体地，紧固装置100用于连接在机械臂61末端，紧固装置100的位置可调节。振动平台30设在所述紧固装置100的底部，且与紧固装置100间隔设置。振动平台30内盛装有安装件62，在紧固装置100调节至第一预设位置的情况下，紧固装置100用于拾取安装件62，且在紧固装置100拾取安装件62后，通过机械臂61将紧固装置100移动到第二预设位置，以将安装件62移动到待固定产品64上。拍摄件用于获取紧固装置100和振动平台30的空间位置，并建立坐标系，以对安装件62的移动位置进行定位。

也就是说，如图1至图3所示，根据本发明实施例的紧固***，应用于机器人机械臂61，以拾取和紧固安装件62，实现安装件62的高精度拾取和紧固操作。紧固***主要由紧固装置100、振动平台30和拍摄件组成。其中，紧固装置100用于连接在机械臂61末端，机械臂61末端设有执行器和机械臂控制器，机械臂61可以采用五轴式的机械臂61，机械臂61主要用于提供基础的移动和定位功能，能够实现对紧固***的位置粗调。紧固装置100、振动平台30和拍摄件等结构都能够通过机械臂控制器进行信号控制，实现紧固***的自动化操作。

机械臂61的定位精度最多能够达到0.03mm，但是装载末端执行器后，机械臂61的精度误差能够扩大到0.2-0.3mm，其摆位精度大致为0.1mm。直接通过机械臂61拾取安装件62，无法满足小尺寸的安装件62的高精度拾取和定位要求。通过连接微动平台10，利用微动平台10的高精度性，可以解决高精度拾取和定位问题。

参见图2和图3，紧固装置100的位置可调节，提供精细化的移动和定位。振动平台30安装在紧固装置100的底部，并且振动平台30与紧固装置100间隔开形成一定间隙。振动平台30内盛装有安装件62，振动平台30通过振动可以筛选出符合拾取标准的安装件62。

在紧固装置100调节至第一预设位置的情况下，紧固装置100经过机械臂61的粗调和自身的精调，保证紧固装置100能够对安装件62进行高精度拾取。在第一预设位置处，紧固装置100的末端与安装件62的距离可以缩小到0.1mm，保证紧固装置100能够对安装件62进行高精度拾取，该定位精度可以达到0.01mm级别。

在紧固装置100拾取安装件62后，通过机械臂61将紧固装置100移动到第二预设位置，从而将安装件62移动到待固定产品64上。在第二预设位置处，紧固件20与待固定产品64的距离大致为2mm。

拍摄件用于获取紧固装置100和振动平台30的空间位置，并建立坐标系，以对安装件62的移动位置进行定位。实现紧固***移动位置的高精坐标定位与识别。

本发明的紧固***，在拍摄件与紧固装置100的配合下，能够实现粗调和精调，准确识别和定位安装件62的位置，进一步保证紧固装置100对安装件62的高精度拾取，提高生产效率和产品质量，满足小尺寸安装件62的高精度装配需求。

根据本发明的一个实施例，紧固装置100包括微动平台10和紧固件20。

具体地，微动平台10用于连接在机械臂61末端，微动平台10的位置可调节。紧固件20与微动平台10连接，在微动平台10调节至第一预设位置的情况下，紧固件20用于拾取安装件62，且在紧固件20拾取安装件62后，通过机械臂61将紧固件20移动到第二预设位置，以将安装件62移动到待固定产品64上。

换言之，如图2和图3所示，紧固装置100主要由微动平台10和紧固件20组成。其中，微动平台10用于连接在机械臂61末端，机械臂61末端设有执行器和机械臂控制器，机械臂61可以采用五轴式的机械臂61，机械臂61主要用于提供基础的移动和定位功能，能够实现对紧固***的位置粗调。微动平台10、紧固件20、振动平台30和拍摄件等结构都能够通过机械臂控制器进行信号控制，实现紧固***的自动化操作。

机械臂61的定位精度最多能够达到0.03mm，但是装载末端执行器后，机械臂61的精度误差能够扩大到0.2-0.3mm，其摆位精度大致为0.1mm。直接通过机械臂61拾取安装件62，无法满足小尺寸的安装件62的高精度拾取和定位要求。通过连接微动平台10，利用微动平台10的高精度性，可以解决高精度拾取和定位问题。

参见图2和图3，微动平台10的位置可调节，微动平台10能够提供精细化的移动和定位。通过微动平台10的自身调节可以实现紧固件20位置的精调，满足安装件62的高精度拾取和定位紧固问题。紧固件20与微动平台10连接，微动平台10用于调节紧固件20的位置。振动平台30安装在紧固件20底部，并且紧固件20与所述振动平台30间隔开形成一定间隙。振动平台30内盛装有安装件62，振动平台30通过振动可以筛选出符合拾取标准的安装件62。

在微动平台10调节至第一预设位置的情况下，在此过程中，微动平台10经过机械臂61的粗调和自身的精调，保证紧固件20能够对安装件62进行高精度拾取。第一预设位置可以理解为微动平台10精调后的位置，机械臂61粗调后，紧固件20与安装件62的距离大致为1mm左右。在第一预设位置处，紧固件20的末端与安装件62的距离可以缩小到0.1mm，保证紧固件20能够对安装件62进行高精度拾取，该定位精度可以达到0.01mm级别。

在紧固件20拾取安装件62后，可以通过机械臂61将紧固件20移动到第二预设位置，第二预设位置可以理解为用于将安装件62安装到待固定产品64的位置处，从而将安装件62移动到待固定产品64上。在第二预设位置处，紧固件20与待固定产品64的距离大致为2mm。

参见图1至图3，拍摄件设置在微动平台10顶部，并且拍摄件可以与微动平台10间隔开设置。拍摄件可以采用固定视角摄像机，拍摄件可以用于获取微动平台10、紧固件20和振动平台30的空间位置，并建立坐标系，实现紧固***移动位置的高精坐标定位与识别。本发明的紧固***，在拍摄件与微动平台10的配合下，能够实现粗调和精调，准确识别和定位安装件62的位置，进一步保证紧固件20对安装件62的高精度拾取，提高生产效率和产品质量，满足小尺寸安装件62的高精度装配需求。

在本发明的下述实施例中，安装件62可以采用高精度螺丝，螺丝的外径大约为1.3mm，牙距大致为0.3mm。待固定产品64可以是手机等结构，通过拍摄件对螺丝进行识别和定位，同时利用机械臂61和微动平台10的位置调节，实现螺丝的高精度定位与紧固，将螺丝固定在手机孔位上。

由此，根据本发明实施例的紧固***，将微动平台10安装在机械臂61末端的执行器上，紧固件20安装在微动平台10上，用于拾取安装件62，并紧固待固定产品64。振动平台30用于盛装和筛选安装件62，拍摄件用于获取紧固***的空间位置，根据拍摄件获取的空间位置，建立相应的坐标系，准确识别安装件62的位置，方便紧固件20拾取安装件62。通过拍摄件建立的坐标系，控制机械臂61将微动平台10移动到第一预设位置，实现微动平台10的位置粗调。完成粗调后，控制微动平台10进行位置精调，完成精调后，控制机械臂61将紧固件20移动到第二预设位置，完成安装件62与待固定产品64的紧固安装。本发明的紧固***，在拍摄件与微动平台10的配合下，能够实现粗调和精调，准确识别和定位安装件62的位置，进一步保证紧固件20对安装件62的高精度拾取，提高生产效率和产品质量，满足小尺寸安装件62的高精度装配需求。

根据本发明的一个实施例，微动平台10与机器臂之间设有安装架51，微动平台10通过安装架51与机械臂61固定连接。也就是说，参见图2和图3，微动平台10与机器臂之间可以设置有安装架51。安装架51可以设置成L型结构，安装架51的一侧与微动平台10固定连接，另一侧与机械臂61连接。微动平台10与机械臂61可以通过安装架51进行刚性连接(例如，螺钉连接)，保证机械臂61既能够对微动平台10粗调，又能在粗调后，满足微动平台10自身的精细化调节，实现对高精度螺丝的高精度拾取和紧固。

根据本发明的一个实施例，紧固件20设在微动平台10的外侧边缘位置。换句话说，如图2所示，紧固件20可以安装在微动平台10的外侧边缘位置，保证紧固件20与微动平台10能够同步活动，从而有利于微动平台10实现对紧固件20的高精度定位调节。

根据本发明的一个实施例，微动平台10内设有空腔，紧固件20设在空腔内，且紧固件20的一部分朝向振动平台30的方向伸出微动平台10。

也就是说，参见图3，微动平台10内可以设置有空腔。紧固件20可以安装在空腔内，将紧固件20设置在微动平台10的中心位置。紧固件20的一部分可以朝向振动平台30的方向伸出微动平台10，保证紧固件20与微动平台10能够同步活动，从而有利于微动平台10实现对紧固件20的高精度定位调节。

在本发明中，紧固件20可以采用螺丝刀或其他适用于螺丝(安装件62)拾取和紧固操作的结构件。

根据本发明的一个实施例，微动平台10包括第一安装板11、第二安装板12和多个调节件13。

具体地，第一安装板11上设有多个第一安装孔。第二安装板12与第一安装板11在高度方向上间隔开布置，第二安装板12上设有多个第二安装孔，第二安装板12相对第一安装板11靠近振动平台30。多个调节件13设在第一安装板11和第二安装板12内，且每个调节件13的一端与第一安装孔连接，另一端与第二安装孔连接，至少两个调节件13在第一安装板11和第二安装板12内的延伸方向不同，多个调节件13的长度可调节，以调节微动平台10的空间位置。

也就是说，参见图2和图3，微动平台10主要由第一安装板11、第二安装板12和多个调节件13组成。其中，第一安装板11上设置有多个第一安装孔。第二安装板12与第一安装板11在高度方向上间隔开布置，并形成空腔。第二安装板12上设置有多个第二安装孔，第二安装板12相对第一安装板11靠近振动平台30。第一安装板11可以作为顶板，第二安装板12可以作为底板。多个调节件13安装在第一安装板11和第二安装板12内，并且每个调节件13的一端与第一安装孔连接，每个调节件13的另一端与第二安装孔连接。其中，至少两个调节件13在第一安装板11和第二安装板12内的延伸方向不同，每个调节件13的长度可伸缩调节，通过调节件13的伸缩活动，可以调节微动平台10的空间位置，实现微动平台10的精细化调节。

在本发明中，如图2和图3所示，微动平台10可以设计成串并联式机械结构，调节件13的个数可以为六个，六个调节件13在第一安装板11和第二安装板12内可以通过油压或电子式的线性制动器进行驱动调节。六个调节件13可以两两成对地安装在第一安装板11和第二安装板12的不同位置，通过调节件13的伸缩活动，可以调节微动平台10的空间位置，实现微动平台10的精细化调节。

根据本发明的一个实施例，第一安装板11和第二安装板12分别为圆形板体，紧固件20上设有连接杆52，连接杆52的一端与紧固件20连接，另一端延伸至第一安装板11的背向第二安装板12一侧的中心位置。

也就是说，参见图2，第一安装板11和第二安装板12分别设置为圆形板体，紧固件20上可以设置有连接杆52。其中，连接杆52的一端与紧固件20连接，另一端可以延伸至第一安装板11的顶面，实现紧固件20与微动平台10的固定连接。当然，第一安装板11和第二安装板12的具体形状可以根据实际需要进行具体设定，在本发明中不再赘述。

根据本发明的一个实施例，紧固件20的一端与第一安装板11的朝向第二安装板12一侧的中心位置连接，另一端穿过第二安装板12。换句话说，参见图3，紧固件20的一端与第一安装板11底面的中心位置连接，紧固件20的另一端能够穿过第二安装板12，并与第二安装板12固定连接，从而实现紧固件20与微动平台10的固定连接。当然，紧固件20在微动平台10上的安装位置也可以根据实际需要进行具体设定，在本发明中不再详细赘述。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，紧固件20的朝向振动平台30的一端可以设置有磁吸部21，安装件62可以采用磁吸件。该磁吸件可以螺丝或其他可用于紧固待固定产品64的结构。通过在紧固件20的端部设置磁吸部21，保证紧固件20的端部具有磁性，便于紧固件20吸附螺丝(安装件62)，提高工作效率。

根据本发明的一个实施例，振动平台30内设有多个容纳孔31，每个容纳孔31内分别用于容纳适配尺寸的安装件62。

换句话说，如图2和图3所示，振动平台30内可以设置有多个容纳孔31，每个容纳孔31内分别用于容纳适配尺寸的螺丝。振动平台30工作时，具有与容纳孔31适配尺寸的螺丝可以落入容纳孔31内，其他尺寸的螺丝则被筛选在振动平台30上，固定视角摄像机(拍摄件)可以确定振动平台30中螺丝的可用范围，同时后续还可以判断高精度螺丝是否被紧固件20准确吸附。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，拍摄件包括：第一拍摄体41和第二拍摄体42，其中，第一拍摄体41安装在振动平台30顶部，第二拍摄体42安装在微动平台10底部。第一拍摄体41可以采用固定视角摄像机，第二拍摄体42可以采用高精度照相机。第一拍摄体41和第二拍摄体42的焦段不同，拍摄能力不同。第一拍摄体41能够用于确定振动平台30中螺丝(安装件62)的可用范围以及精确的螺丝的世界坐标系位置，并将位置坐标通讯传输给计算平台，计算平台将位置坐标发送指令给机械臂控制器。第二拍摄体42可以用于判断高精度螺丝(安装件62)是否别准确吸附，以及高精度螺丝在待固定产品64上的位置是否放置正确。

根据本发明的一个实施例，紧固***还包括：夹具63，夹具63上用于固定待固定产品64。

也就是说，参见图1，紧固***还可以包括夹具63，夹具63上用于固定待固定产品64，例如手机。振动平台30和夹具63可以放置在操作台66上，机械臂61可以固定在支撑座65上，支撑座65固定在地面上，保证紧固***整体的稳定性。

总而言之，根据本发明实施例的紧固***，将微动平台10安装在机械臂61末端的执行器上，紧固件20安装在微动平台10上，用于拾取安装件62，并紧固待固定产品64。振动平台30用于盛装和筛选安装件62，拍摄件用于获取紧固***的空间位置，根据拍摄件获取的空间位置，建立相应的坐标系，准确识别安装件62的位置，方便紧固件20拾取安装件62。通过拍摄件建立的坐标系，控制机械臂61将微动平台10移动到第一预设位置，实现微动平台10的位置粗调。完成粗调后，控制微动平台10进行位置精调，完成精调后，控制机械臂61将紧固件20移动到第二预设位置，完成安装件62与待固定产品64的紧固安装。本发明的紧固***，在拍摄件与微动平台10的配合下，能够实现粗调和精调，准确识别和定位安装件62的位置，进一步保证紧固件20对安装件62的高精度拾取，提高生产效率和产品质量，满足小尺寸安装件62的高精度装配需求。

当然，对于本领域技术人员来说，紧固***的其他结构及其工作原理是可以理解并且能够实现的，在本发明中不再详细赘述。

根据本发明的第二方面，提供一种紧固***的拾取紧固方法，应用于上述实施例中的紧固***，如图4所示，拾取紧固方法包括：

S1、紧固***初始化，将机械臂61固定位置设为紧固***的世界坐标系原点；

S2、通过拍摄件进行世界坐标系的标定，并确定振动平台30中安装件62的可用范围，建立紧固***的坐标系位置；

S3、控制机器臂移动，以实现紧固装置100的粗调；

S4、调节紧固装置100的坐标系，将紧固装置100调节至第一预设位置，以使紧固件20与安装件62的距离缩小到预设距离，实现紧固装置100的精调；

S5、通过紧固装置100拾取安装件62；

S6、将紧固装置100移动到第二预设位置，实现安装件62与待固定产品64的紧固安装。

换句话说，参见图4，在本发明实施例的紧固***的拾取紧固方法中，首先，紧固***在运行前，可以将机械臂61固定在支撑座65上，支撑座65固定在地面上，以保证紧固***的稳定性。该固定位置可以作为紧固***的坐标系原点。通过对固定视角摄像机(拍摄件)的空间位置、机械臂61的空间位置、各关节、高精度紧固***中紧固装置100的位置，以及高精度紧固***内的高精度摄像机(拍摄件)进行坐标系的标定。此外，还可以将对夹具63、手机(待固定件)以及手机待紧固螺孔的坐标系进行标定。

然后，可以通过拍摄件中的第一拍摄体41确定振动平台30中安装件62的可用范围，并建立紧固***的坐标系位置。根据坐标系位置，控制机器臂移动，实现紧固装置100的粗调。接着，可以调节紧固装置100的坐标系(调整紧固装置10010X、Y、Z三个平面的坐标)，将紧固装置100调节至第一预设位置，以使紧固装置100与安装件62的距离缩小到预设距离，实现紧固装置100的精调。在此过程中，紧固装置100经过机械臂61的粗调和自身的精调，保证紧固装置100能够对安装件62进行高精度拾取。第一预设位置可以理解为紧固装置100精调后的位置，机械臂61粗调后，紧固装置100与安装件62的距离大致为1mm左右。在第一预设位置处，紧固装置100的末端与安装件62的距离可以缩小到0.1mm，保证紧固装置100能够对安装件62进行高精度拾取，该定位精度可以达到0.01mm级别。

然后，可以通过紧固装置100拾取安装件62，紧固装置100底端的磁性设计(磁吸部21)使其可以吸附螺丝，通过高精度摄像机(第二拍摄体42)可以判断螺丝是否被准确吸附。最后，可以将紧固件20移动到第二预设位置，在第二预设位置处，紧固装置100与待固定产品64的距离大致为2mm，从而实现安装件62与待固定产品64的紧固安装。

紧固装置100包括微动平台10和紧固件20，在本发明实施例的紧固***的拾取紧固方法中，将微动平台10安装在机械臂61末端的执行器上，紧固件20安装在微动平台10上，用于拾取安装件62，并紧固待固定产品64。振动平台30用于盛装和筛选安装件62，拍摄件用于获取紧固***的空间位置，根据拍摄件中的第一拍摄体41获取的空间位置，建立相应的坐标系，准确识别安装件62的位置，方便紧固件20拾取安装件62。通过拍摄件建立的坐标系，控制机械臂61将微动平台10移动到第一预设位置，实现微动平台10的位置粗调。完成粗调后，控制微动平台10进行位置精调，完成精调后，控制机械臂61将紧固件20移动到第二预设位置，完成安装件62与待固定产品64的紧固安装。本发明的紧固***的拾取紧固方法，在拍摄件与微动平台10的配合下，能够实现粗调和精调，准确识别和定位安装件62的位置，进一步保证紧固件20对安装件62的高精度拾取，提高生产效率和产品质量，满足小尺寸安装件62的高精度装配需求。

根据本发明的一个实施例，通过拍摄件进行世界坐标系的标定，并确定振动平台30中安装件62的可用范围，建立紧固***的坐标系位置的步骤还包括：

根据第一拍摄体41、所述机械臂61以及紧固装置100的空间位置，以及第二拍摄体42进行世界坐标系的标定，得到微动平台10下子坐标系和振动平台30下子坐标系；

对夹具63和待固定产品64进行世界坐标系标定；

根据标定的世界坐标系，得到紧固***的坐标位置信息传输给计算平台；

计算平台将坐标位置信息发送指令给机械臂控制器。

也就是说，通过拍摄件进行世界坐标系的标定，并确定振动平台30中安装件62的可用范围，建立紧固***的坐标系位置的过程中，首先，可以根据第一拍摄体41、机械臂以及紧固装置100的空间位置，以及第二拍摄体42进行世界坐标系的标定，得到微动平台10下子坐标系和振动平台30下子坐标系。然后，对夹具63和待固定产品64进行世界坐标系标定。在***运行时，固定视角摄像机(第一拍摄体41)将确定振动平台30中螺丝的可用范围以及精确的螺丝位置，并将这些信息传输给计算平台。然后，计算平台会根据这些位置信息，发送指令给机械臂控制器，实现紧固***的自动控制。

根据本发明的一个实施例，控制机器臂移动，以实现紧固装置100的粗调的步骤包括：

根据紧固***的坐标位置信息，规划机械臂61的移动路径；

通过机械臂控制器实时计算，微动平台10与振动平台30中心坐标系之间的距离。

也就是说，在控制机器臂移动，以实现紧固装置100的粗调的过程中，首先，可以根据紧固***的坐标位置信息，规划机械臂61的移动路径。机械臂控制器根据两坐标位置，快速规划移动路径，让机械臂61末端的紧固***快速靠近振动平台30内的高精度螺丝(安装件62)。然后，通过机械臂控制器实时计算，微动平台10与振动平台30中心坐标系之间的距离。当紧固***的坐标系靠近执行器振动平台30一定距离时，紧固***内的高精度摄像机(第二拍摄体42)开始测量振动平台30内高精螺丝的坐标系，并随机挑选可以使用的高精螺丝。

根据本发明的一个实施例，将微动平台10调节至第一预设位置，以使紧固件20与安装件62的距离缩小到的预设距离为小于0.1mm。当紧固***距离需要使用的高精螺丝1mm左右时，微动平台10开始调节x、y平面坐标，将紧固件20与高精螺丝的距离缩小到0.1mm内。通过紧固件20底部的磁吸部21，将高精螺丝进行吸附。

根据本发明的一个实施例，将紧固装置100移动到第二预设位置，实现安装件62与待固定产品64的紧固安装的步骤包括：

计算紧固件20与待固定产品64之间的距离；

规划将紧固件20移动到第二预设位置的移动路径；

将紧固件20移动到第二预设位置；

微动平台10调节坐标系位置，以使紧固件20端部的安装件62位于待固定产品64的孔位中；

通过第二拍摄体42判断安装件62的安装位置；

通过紧固件20将安装件62紧固在待固定产品64的孔位中。

也就是说，将紧固装置100移动到第二预设位置，实现安装件62与待固定产品64的紧固安装的过程中，首先，可以计算紧固件20与待固定产品64之间的距离。然后，可以规划将紧固件20移动到第二预设位置的移动路径。在第二预设位置处，紧固件20与待固定产品64的距离大致为2mm。接着，可以将紧固件20移动到第二预设位置。此后，微动平台10调节坐标系位置，以使紧固件20端部的安装件62位于待固定产品64的孔位中，并通过第二拍摄体42判断安装件62的安装位置是否正确。

当紧固件20与夹具63的距离接近2mm时，机械臂61停止摆动。微动平台10开始调解x、y平面坐标，让紧固件20底端的高精螺丝放置在夹具63内的手机待紧固孔位中。最后，通过紧固件20将安装件62紧固在待固定产品64的孔位中。紧固动作完成后，将机械臂61回归零位坐标系，为下一次操作做好准备。

总而言之，根据本发明实施例的紧固***的拾取紧固方法，采用机械臂61快速摆位，在拍摄件与微动平台10的配合下，紧固***中微动平台10精细调整，实现动作拾取和紧固操作的高效完成，将定位精度达到0.01mm级别，进一步保证紧固件20对安装件62的高精度拾取，提高生产效率和产品质量，满足小尺寸安装件62的高精度装配需求。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (17)

1.一种紧固***，应用于机器人机械臂，以拾取和紧固安装件，其特征在于，所述紧固***包括：

紧固装置，所述紧固装置用于连接在机械臂末端，所述紧固装置的位置可调节；

振动平台，所述振动平台设在所述紧固装置的底部，且与所述紧固装置间隔设置，所述振动平台内盛装有所述安装件，在所述紧固装置调节至第一预设位置的情况下，所述紧固装置用于拾取所述安装件，且在所述紧固装置拾取所述安装件后，通过所述机械臂将所述紧固装置移动到第二预设位置，以将所述安装件移动到待固定产品上；

拍摄件，所述拍摄件用于获取所述紧固装置和所述振动平台的空间位置，并建立坐标系，以对所述安装件的移动位置进行定位。

2.根据权利要求1所述的紧固***，其特征在于，所述紧固装置包括：

微动平台，所述微动平台用于连接在机械臂末端，所述微动平台的位置可调节；

紧固件，所述紧固件与所述微动平台连接，在所述微动平台调节至所述第一预设位置的情况下，所述紧固件用于拾取所述安装件，且在所述紧固件拾取所述安装件后，通过所述机械臂将所述紧固件移动到所述第二预设位置，以将所述安装件移动到待固定产品上。

3.根据权利要求2所述的紧固***，其特征在于，所述微动平台与所述机器臂之间设有安装架，所述微动平台通过所述安装架与所述机械臂固定连接。

4.根据权利要求2所述的紧固***，其特征在于，所述紧固件设在所述微动平台的外侧边缘位置。

5.根据权利要求2所述的紧固***，其特征在于，所述微动平台内设有空腔，所述紧固件设在所述空腔内，且所述紧固件的一部分朝向所述振动平台的方向伸出所述微动平台。

6.根据权利要求2所述的紧固***，其特征在于，所述微动平台包括：

第一安装板，所述第一安装板上设有多个第一安装孔；

第二安装板，所述第二安装板与所述第一安装板在高度方向上间隔开布置，所述第二安装板上设有多个第二安装孔，所述第二安装板相对所述第一安装板靠近所述振动平台；

多个调节件，多个所述调节件设在所述第一安装板和所述第二安装板内，且每个所述调节件的一端与所述第一安装孔连接，另一端与所述第二安装孔连接，至少两个所述调节件在第一安装板和第二安装板内的延伸方向不同，多个所述调节件的长度可调节，以调节所述微动平台的空间位置。

7.根据权利要求6所述的紧固***，其特征在于，所述第一安装板和所述第二安装板分别为圆形板体，所述紧固件上设有连接杆，所述连接杆的一端与所述紧固件连接，另一端延伸至所述第一安装板的背向所述第二安装板一侧的中心位置。

8.根据权利要求6所述的紧固***，其特征在于，所述紧固件的一端与所述第一安装板的朝向所述第二安装板一侧的中心位置连接，另一端穿过所述第二安装板。

9.根据权利要求2所述的紧固***，其特征在于，所述紧固件的朝向所述振动平台的一端设有磁吸部，所述安装件为磁吸件。

10.根据权利要求2所述的紧固***，其特征在于，所述振动平台内设有多个容纳孔，每个所述容纳孔内分别用于容纳适配尺寸的所述安装件。

11.根据权利要求2所述的紧固***，其特征在于，所述拍摄件包括：第一拍摄体和第二拍摄体，所述第一拍摄体设在所述振动平台顶部，所述第二拍摄体设在所述微动平台底部。

12.根据权利要求1所述的紧固***，其特征在于，还包括：夹具，所述夹具上用于固定所述待固定产品。

13.一种紧固***的拾取紧固方法，应用于权利要求1-12中任一项所述的紧固***，其特征在于，所述拾取紧固方法包括：

紧固***初始化，将机械臂固定位置设为所述紧固***的世界坐标系原点；

通过拍摄件进行世界坐标系的标定，并确定振动平台中安装件的可用范围，建立所述紧固***的坐标系位置；

控制机器臂移动，以实现所述紧固装置的粗调；

调节所述紧固装置的坐标系，将所述紧固装置调节至第一预设位置，以使所述紧固装置与所述安装件的距离缩小到预设距离，实现所述紧固装置的精调；

通过所述紧固装置拾取所述安装件；

将所述紧固装置移动到第二预设位置，实现所述安装件与所述待固定产品的紧固安装。

14.根据权利要求13所述的紧固***的拾取紧固方法，其特征在于，通过拍摄件进行世界坐标系的标定，并确定振动平台中安装件的可用范围，建立所述紧固***的坐标系位置的步骤还包括：

根据第一拍摄体、所述机械臂以及紧固装置的空间位置，以及第二拍摄体进行世界坐标系的标定，得到微动平台下子坐标系和所述振动平台下子坐标系；

对夹具和待固定产品进行世界坐标系标定；

根据标定的世界坐标系，得到所述紧固***的坐标位置信息，并传输给计算平台；

所述计算平台将坐标位置信息发送指令给机械臂控制器。

15.根据权利要求13所述的紧固***的拾取紧固方法，其特征在于，控制机器臂移动，以实现所述紧固装置的粗调的步骤包括：

根据所述紧固***的坐标位置信息，规划所述机械臂的移动路径；

通过机械臂控制器实时计算，微动平台与所述振动平台中心坐标系之间的距离。

16.根据权利要求13所述的紧固***的拾取紧固方法，其特征在于，将微动平台调节至第一预设位置，以使所述紧固件与所述安装件的距离缩小到的所述预设距离为小于0.1mm。

17.根据权利要求13所述的紧固***的拾取紧固方法，其特征在于，将所述紧固装置移动到第二预设位置，实现所述安装件与所述待固定产品的紧固安装的步骤包括：

计算所述紧固件与所述待固定产品之间的距离；

规划将所述紧固件移动到所述第二预设位置的移动路径；

将所述紧固件移动到所述第二预设位置；

微动平台调节坐标系位置，以使所述紧固件端部的所述安装件位于所述待固定产品的孔位中；

通过第二拍摄体判断所述安装件的安装位置；

通过所述紧固件将所述安装件紧固在所述待固定产品的孔位中。