一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统及其控制方法

本发明属于军事工业自动化，具体涉及一种基于深度学习的传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着国防事业的发展以及产品质量要求的提高，对带能部件的柔性拧紧任务需求越来越大。传统的零部件柔性拧紧多采用人工的方式，生产效率低，人力成本较高，而且在特定情况下具有一定危险性。因此，实现机器人的柔性拧紧是对国防工艺以及高新技术产业的飞速发展有十分重要的意义。

2、申请号为cn202221859598.6的实用新型公开了一种螺钉拧紧装配专用scara机器人,包括scara机器人主体、所述scara器人主体的后端设置有调节机构，所述调节机构包括固定设置在scara机器人主体后端的固定板，所述固定板的后端固定设置有滑架，所述滑架的内侧滑动设置有滑杆，所述滑架的后端开设有移动槽，所述移动槽的内侧滑动设置有齿轮板，所述滑架的后端靠近移动槽的一侧固定设置有连接架，所述连接架的一端活动设置有涡轮。通过蜗杆的旋转从而使得连接架带动滑架沿着滑杆向上滑动从而使得scara机器人主体向上移动达到便于调整scara机器人主体的离地高度的目的，从而便于scara机器人主体进行各种零件的拧紧装配工作。该机器人拧紧系统虽然减轻了工人的劳动强度,提高了生产效率，但是对于工件的拧紧没有实现柔性要求。

3、现有的机器人拧紧多是在编程人员临场对机器人轨迹编程后实现的，基于位置控制的方式不能很好的满足拧紧任务柔性的要求。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统及其控制方法，系统结构简单、集成度高、安装方便，利用柔性拧紧系统，保证传爆管引信装配机器人拧紧任务的安全性、准确性，运用六轴工业机器人代替人工，达到无人或少人拧紧的目的，提高传爆管引信工件拧紧装配的工作效率，满足拧紧生产线智能化、安全性和可靠性的要求。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、本发明首先提供一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统，包括机器人模块、柔性拧紧系统模块、视觉检测模块以及工控机；

4、所述机器人模块包括一号六轴工业机器人、二号六轴工业机器人以及分别安装在一号六轴工业机器人和二号六轴工业机器人末端内部的六维力传感器，机器人模块与所述工控机信号连接；

5、所述柔性拧紧系统模块包括传爆管夹爪、引信夹爪以及步进电机；引信夹爪安装在一号六轴工业机器人的机械臂上，传爆管夹爪安装在二号六轴工业机器人的机械臂上，通过机器人发出的io信号控制引信夹爪和传爆管夹爪的抓取夹紧动作；步进电机安装在二号六轴工业机器人的机械臂末端上；步进电机与工控机信号连接，通过工控机控制步进电机；传爆管夹爪与步进电机驱动轴连接，通过步进电机驱动传爆管夹爪旋转；

6、所述视觉检测模块用于检测待拧紧工件，视觉检测模块安装在二号六轴工业机器人的机械臂末端；视觉检测模块与所述工控机通讯连接，将采集的工件图像传输至工控机；

7、所述工控机根据视觉检测模块发送的工件图像进行工件识别，控制六轴工业机器人对工件进行抓取夹紧并移动至工件对接位置，根据六维力传感器发送的数据控制步进电机输出，实现传爆管与引信工件的柔性拧紧。

8、进一步地，所述工控机内设有视觉检测处理模块、机器人控制模块、plc控制器及集成在plc控制器内的深度神经网络算法模块；视觉检测处理模块对视觉检测模块采集的工件图像进行图像处理，并将图像处理结果发送至机器人控制模块；机器人控制模块根据工件坐标及视觉检测处理模块发送的数据控制两个六轴工业机器人进行工件的抓取和对位；深度神经网络算法模块根据六维力传感器发送的数据生成步进电机的pid调节策略，并通过plc控制器发送脉冲信号控制步进电机工作，实现传爆管与引信工件的拧紧。

9、更进一步地，所述机器人控制模块分别与一号六轴工业机器人、二号六轴工业机器人进行信号连接；所述plc控制器分别与两个六维力传感器以及步进电机进行信号连接。

10、进一步地，所述视觉检测模块包括工业相机，工业相机安装在二号六轴工业机器人的机械臂末端法兰上。

11、进一步地，所述六维力传感器安装在六轴工业机器人的末端法兰上。

12、进一步地，所述传爆管夹爪及引信夹爪分别螺纹连接在对应六轴工业机器人的末端法兰上。

13、本发明同时提供一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统的控制方法，包括以下步骤：

14、步骤一、六维力传感器、传爆管夹爪及引信夹爪的安装；

15、步骤二、机器人工具标定：对安装有传爆管夹爪及引信夹爪后的两个六轴工业机器人进行动力学标定和工具坐标系标定；

16、步骤三、编程规划初始路径：在六轴工业机器人上规划初始工件抓取路径；

17、步骤四、视觉检测模块进行识别与定位：通过视觉检测模块识别待抓取工件的型号与位置，工控机引导机器人进行工件抓取；

18、步骤五、两个六轴工业机器人分别夹持传爆管和引信运动到拧紧对接工位，根据视觉模块检测到的定位误差进行修正，使传爆管与引信对准；

19、步骤六、工控机控制二号六轴工业机器人施加末端法向力柔顺控制，同时步进电机驱动传爆管夹爪旋转，进行工件拧紧；

20、步骤七、工件拧紧过程中，六维力传感器将拧紧力数据传输到工控机的plc控制器，plc控制器通过深度神经网络算法根据六维力传感器的数据输出步进电机pid调节策略，进而控制工件的柔性拧紧。

21、进一步地，所述步骤二中，所述工具坐标系标定过程为：测量传爆管和引信夹爪安装后的尺寸信息，通过机器人坐标系标定的方法将工具坐标系分别标定至传爆管夹爪和引信夹爪末端；

22、所述动力学标定郭城伟：测量六维力传感器、传爆管夹爪和引信夹爪安装后统一的重心与负载，在机器人动力学标定界面输入重心与负载信息，进行动力学标定。

23、本发明具有以下优点：

24、本发明提供了一种基于深度学习的传爆管引信装配拧紧系统，结构简单、集成度高、安装方便，利用柔性拧紧系统，保证传爆管引信装配机器人拧紧任务的安全性、准确性，运用六轴工业机器人代替人工，达到无人或少人拧紧的目的，提高传爆管引信工件拧紧装配的工作效率，满足拧紧生产线智能化、安全性和可靠性的要求。

技术特征：

1.一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统，其特征在于，包括机器人模块、柔性拧紧系统模块、视觉检测模块以及工控机；

2.如权利要求1所述的一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统，其特征在于，所述工控机内设有视觉检测处理模块、机器人控制模块、plc控制器及集成在plc控制器内的深度神经网络算法模块；视觉检测处理模块对视觉检测模块采集的工件图像进行图像处理，并将图像处理结果发送至机器人控制模块；机器人控制模块根据工件坐标及视觉检测处理模块发送的数据控制两个六轴工业机器人进行工件的抓取和对位；深度神经网络算法模块根据六维力传感器发送的数据生成步进电机的pid调节策略，并通过plc控制器发送脉冲信号控制步进电机工作，实现传爆管与引信工件的拧紧。

3.如权利要求2所述的一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统，其特征在于，所述机器人控制模块分别与一号六轴工业机器人、二号六轴工业机器人进行信号连接；所述plc控制器分别与两个六维力传感器以及步进电机进行信号连接。

4.如权利要求1所述的一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统，其特征在于，所述视觉检测模块包括工业相机，工业相机安装在二号六轴工业机器人的机械臂末端法兰上。

5.如权利要求1所述的一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统，其特征在于，所述六维力传感器安装在六轴工业机器人的末端法兰上。

6.如权利要求1所述的一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统，其特征在于，所述传爆管夹爪及引信夹爪分别螺纹连接在对应六轴工业机器人的末端法兰上。

7.如权利要求1所述的一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统的控制方法，其特征在于，所述步骤二中，所述工具坐标系标定过程为：测量传爆管和引信夹爪安装后的尺寸信息，通过机器人坐标系标定的方法将工具坐标系分别标定至传爆管夹爪和引信夹爪末端；

技术总结
本发明公开了一种传爆管引信装配机器人柔性拧紧系统及其控制方法，拧紧系统包括机器人模块、柔性拧紧系统模块、视觉检测模块以及工控机；机器人模块包括两个六轴工业机器人及安装在工业机器人末端内部的六维力传感器；柔性拧紧系统模块包括传爆管夹爪、引信夹爪以及步进电机；引信夹爪及传爆管夹爪分别安装在工业机器人的机械臂上，步进电机用户驱动传爆管夹爪旋转；视觉检测模块用于检测待拧紧工件，将采集的工件图像传输至工控机；工控机根据工件图像进行工件识别，控制六轴工业机器人对工件进行抓取夹紧并移动至工件对接位置，根据六维力传感器发送的数据控制步进电机输出，实现传爆管与引信工件的柔性拧紧。

技术研发人员：马国庆,高鑫,曹国华,贾冰,唐晨
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16