基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于腕眼立體視覺的機械臂?電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，包含：電磁可更換螺釘旋擰操作器；機械臂系統(tǒng)，其與所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器連接設(shè)置；腕眼立體視覺系統(tǒng)，其與所述的機械臂系統(tǒng)通過電路連接；所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)對螺釘進行識別和測量，并向機械臂系統(tǒng)發(fā)送螺釘?shù)奈恢眉白藨B(tài)信息，引導(dǎo)機械臂系統(tǒng)以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器對螺釘進行逼近和旋擰操作，以更換安裝在螺釘平臺上的螺釘。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低；實現(xiàn)在空間特殊環(huán)境中自主安裝、拆卸螺釘?shù)墓δ?；可廣泛用于在軌服務(wù)、在軌維護或工業(yè)領(lǐng)域中的螺釘旋擰操作。
【專利說明】
基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種螺釘旋擰系統(tǒng)，具體是指一種基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，屬于機器人領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天科技的發(fā)展和人類探索太空的深入，空間機器人和空間機械臂已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于在軌組裝、維護、釋放、捕獲、回收與科學(xué)實驗等操作中，大大提高了空間設(shè)備的自動化水平和作業(yè)效率，減少宇航員太空作業(yè)的危險。由于空間和艙外任務(wù)日益復(fù)雜多樣，因此不同的任務(wù)需要配備專用的操作器。
[0003]申請?zhí)枮镃N201220247552.9的名為一種自動打螺釘機的中國實用新型專利，具體公開了一種旋擰螺絲的自動化設(shè)備，與其相類似的還有申請?zhí)枮镃N201320529614.X的名為一種新型自動打螺釘機構(gòu)的中國實用新型專利，但上述兩種設(shè)備的體型均較大，并不方便安裝在機械臂末端關(guān)節(jié)進行螺釘旋擰操作，因此并不滿足在軌服務(wù)和在軌維護的要求。
[0004]申請?zhí)枮镃N20082011760.2的名為一種用于打螺釘機構(gòu)中的磁吸式螺刀頭裝置的中國實用新型專利，其體型較小，裝置中的磁性件導(dǎo)套用于吸附旋擰下的螺釘，但磁性件具有永磁特性，裝置在工作空間內(nèi)可能對其他可被磁性吸附的設(shè)備、部件產(chǎn)生吸附力，進而可能對設(shè)備或線路造成損壞。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，尚未有關(guān)于具有腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)的技術(shù)公開。因此，目前亟需提出一種具有腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，實現(xiàn)在空間特殊環(huán)境中自主識別、測量、旋擰螺釘?shù)牟僮鳌?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低;實現(xiàn)在空間特殊環(huán)境中自主安裝、拆卸螺釘?shù)墓δ?；可廣泛用于在軌服務(wù)、在軌維護或工業(yè)領(lǐng)域中的螺釘旋擰操作。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，包含:電磁可更換螺釘旋擰操作器;機械臂系統(tǒng)，其與所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器連接設(shè)置;腕眼立體視覺系統(tǒng)，其與所述的機械臂系統(tǒng)通過電路連接;所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)對螺釘進行識別和測量，并向機械臂系統(tǒng)發(fā)送螺釘?shù)奈恢眉白藨B(tài)信息，引導(dǎo)機械臂系統(tǒng)以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器對螺釘進行逼近和旋擰操作，以更換安裝在螺釘平臺上的螺釘。
[0008]本發(fā)明所述的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，還包含視景仿真計算機，其分別與所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器以及機械臂系統(tǒng)通過電路連接，實時模擬電磁可更換螺釘旋擰操作器和機械臂系統(tǒng)的運動，提供實時仿真畫面。
[0009]所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器包含:適配筒;傳動滑桿，其設(shè)置在所述的適配筒的孔軸內(nèi)，可與適配筒保持同步旋轉(zhuǎn)，并可沿適配筒的軸向方向前后滑動；電磁鐵組件，其固定設(shè)置在所述的傳動滑桿內(nèi)；扳手組件，其與所述的傳動滑桿固定連接，通過控制電磁鐵組件的通斷電，使扳手組件實現(xiàn)對螺釘?shù)奈?、夾持和釋放;其中，所述的傳動滑桿、電磁鐵組件和扳手組件固定連接形成一體，并與所述的適配筒通過孔軸配合形成運動副，在與適配筒保持同步旋轉(zhuǎn)的同時可沿其軸向方向前后滑動，在扳手組件夾持螺釘時，適應(yīng)螺釘在更換過程中的旋進旋出的直線運動。
[0010]所述的扳手組件為可拆卸的固定連接在傳動滑桿上，根據(jù)不同規(guī)格的螺釘，更換與其相匹配的扳手組件。
[0011]所述的電磁鐵組件包含:電磁鐵骨架，其固定設(shè)置在所述的傳動滑桿內(nèi)；電磁鐵鐵芯，其固定設(shè)置在所述的電磁鐵骨架內(nèi)，且與所述的扳手組件固定連接；電磁鐵線圈，其繞設(shè)在所述的電磁鐵鐵芯上，且位于所述的電磁鐵骨架內(nèi)，通過控制電磁鐵線圈的通斷電，使得與電磁鐵鐵芯固定連接的扳手組件具備磁性，實現(xiàn)其對螺釘?shù)奈?、夾持和釋放。
[0012]所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器還包含:復(fù)位彈簧，其支撐設(shè)置在所述的傳動滑桿與適配筒之間，始終處于壓縮狀態(tài)，跟隨傳動滑桿的前后滑動而壓縮或復(fù)位，保持傳動滑桿、電磁鐵組件和扳手組件在各種操作姿態(tài)中處于壓緊力平衡狀態(tài)，實現(xiàn)扳手組件對螺釘?shù)娜嵝孕龜Q。
[0013]所述的機械臂系統(tǒng)包含:機械臂基座;機械臂機構(gòu)本體，其設(shè)置在所述的機械臂基座上，該機械臂機構(gòu)本體的末端上還連接設(shè)置有手腕末端關(guān)節(jié)以及手腕相鄰關(guān)節(jié)，該手腕末端關(guān)節(jié)與所述的適配筒相連接;機械臂示教器，其與所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)通過電路連接，接收其發(fā)送的螺釘?shù)奈恢眉白藨B(tài)信息;機械臂控制器，其分別與所述的機械臂示教器以及機械臂機構(gòu)本體通過電路連接，根據(jù)機械臂示教器所獲得的螺釘?shù)奈恢眉白藨B(tài)信息，控制機械臂機構(gòu)本體動作，以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器對螺釘進行逼近和旋擰操作。
[0014]所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)包含:腕眼立體視覺相機工裝，其設(shè)置在所述的機械臂機構(gòu)本體的手腕相鄰關(guān)節(jié)上;腕眼立體視覺相機，其設(shè)置在所述的腕眼立體視覺相機工裝上;鏡頭，其設(shè)置在所述的腕眼立體視覺相機上，且該鏡頭的對準(zhǔn)方向與手腕末端關(guān)節(jié)的軸線平行;測量計算機，其分別與所述的腕眼立體視覺相機以及機械臂示教器通過電路連接；腕眼立體視覺相機對螺釘?shù)恼孢M行拍攝，并以螺釘?shù)穆葆旑^外圓與內(nèi)六邊形輪廓作為特征進行識別;測量計算機測量螺釘?shù)奈恢煤妥藨B(tài)，發(fā)送至機械臂示教器，引導(dǎo)機械臂機構(gòu)本體以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器對螺釘進行逼近和旋擰操作。
[0015]所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)還包含:光源，其設(shè)置在所述的腕眼立體視覺相機工裝上，且位于所述的鏡頭的前方。
[0016]本發(fā)明所提供的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，采用腕眼立體視覺系統(tǒng)進行螺釘?shù)淖R別、測量、定位和引導(dǎo)抓取，且與傳統(tǒng)相機安裝方式不同，腕眼立體視覺相機安裝于機械臂機構(gòu)本體的手腕相鄰關(guān)節(jié)上，從而避免了機械臂機構(gòu)本體的手腕末端關(guān)節(jié)帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器旋轉(zhuǎn)時，腕眼立體視覺相機與其一起旋轉(zhuǎn)的情況；電磁可更換螺釘旋擰操作器采用電磁控制而不是永磁體，解決了螺釘旋擰之后掉落的問題，同時防止永磁對其它設(shè)備、部件或?qū)w產(chǎn)生影響;對機械臂機構(gòu)本體的手腕末端關(guān)節(jié)采取力位混合控制，從而使得機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)具有良好的自適應(yīng)和柔順特性，在滿足功能要求的前提下，電磁可更換螺釘旋擰操作器具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低的優(yōu)點。該系統(tǒng)方便集成擴展，具有一定的推廣價值。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明中的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)的近景結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中的電磁可更換螺釘旋擰操作器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明中的電磁可更換螺釘旋擰操作器的電磁鐵組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明中的由腕眼立體視覺系統(tǒng)所識別的螺釘?shù)氖疽鈭D。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合圖1?圖5，詳細說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。
[0019]如圖1和圖2所示，為本發(fā)明提供的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，包含:電磁可更換螺釘旋擰操作器I;機械臂系統(tǒng)2，其與所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器I連接設(shè)置;腕眼立體視覺系統(tǒng)3，其與所述的機械臂系統(tǒng)2通過電路連接;所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)3對螺釘5進行識別和測量，并向機械臂系統(tǒng)2發(fā)送螺釘5的位置及姿態(tài)信息，引導(dǎo)機械臂系統(tǒng)2以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器I對螺釘5進行逼近和旋擰操作，以更換安裝在螺釘平臺6上的螺釘5。
[0020]本發(fā)明所述的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，還包含視景仿真計算機4，其分別與所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器I以及機械臂系統(tǒng)2通過電路連接，用于實時模擬電磁可更換螺釘旋擰操作器I和機械臂系統(tǒng)2的運動，為所述的螺釘旋擰系統(tǒng)的操作提供實時仿真畫面，以供參考。
[0021]如圖3所示，所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器I包含:適配筒11;傳動滑桿12，其設(shè)置在所述的適配筒11的孔軸內(nèi)，可與適配筒11保持同步旋轉(zhuǎn)，并可沿適配筒11的軸向方向前后滑動；電磁鐵組件13，其固定設(shè)置在所述的傳動滑桿12內(nèi)，可跟隨該傳動滑桿12旋轉(zhuǎn)及前后滑動;扳手組件15，其與所述的傳動滑桿12固定連接，可跟隨該傳動滑桿12旋轉(zhuǎn)及前后滑動，通過控制電磁鐵組件13的通斷電，使扳手組件15實現(xiàn)對螺釘5的吸附、夾持和釋放；其中，所述的傳動滑桿12、電磁鐵組件13和扳手組件15固定連接形成一體，并與所述的適配筒11通過孔軸配合形成運動副，在與適配筒11保持同步旋轉(zhuǎn)的同時可沿其軸向方向前后滑動，在扳手組件15夾持螺釘5時，適應(yīng)螺釘5在更換過程中的旋進旋出的直線運動。
[0022]所述的扳手組件15為可拆卸的固定連接在傳動滑桿12上，其與螺釘5相匹配。本實施例中，由于所述的螺釘5可以是各種不同規(guī)格的內(nèi)六角圓柱頭螺釘;因此對應(yīng)不同規(guī)格的螺釘5，只需更換與其規(guī)格相匹配的扳手組件15即可。
[0023]如圖4所示，所述的電磁鐵組件13包含:電磁鐵骨架131，其固定設(shè)置在所述的傳動滑桿12內(nèi)；電磁鐵鐵芯133，其固定設(shè)置在所述的電磁鐵骨架131內(nèi)，且與所述的扳手組件15固定連接；電磁鐵線圈132，其繞設(shè)在所述的電磁鐵鐵芯133上，且位于所述的電磁鐵骨架131內(nèi)，通過控制電磁鐵線圈132的通斷電，使得與電磁鐵鐵芯133固定連接的扳手組件15具備磁性，從而實現(xiàn)其對螺釘5的吸附、夾持和釋放。
[0024]如圖3所示，所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器I還包含:復(fù)位彈簧14，其支撐設(shè)置在所述的傳動滑桿12與適配筒11之間，始終處于壓縮狀態(tài)，跟隨傳動滑桿12的前后滑動而壓縮或復(fù)位，以實現(xiàn)電磁可更換螺釘旋擰操作器I對螺釘5的緊密隨動，保持傳動滑桿12、電磁鐵組件13和扳手組件15在各種操作姿態(tài)中處于壓緊力平衡狀態(tài)，實現(xiàn)扳手組件15對螺釘5的柔性旋擰。
[0025]如圖1所示，所述的機械臂系統(tǒng)2包含:機械臂基座22;機械臂機構(gòu)本體21，其設(shè)置在所述的機械臂基座22上，該機械臂機構(gòu)本體21的末端上還連接設(shè)置有手腕末端關(guān)節(jié)211以及手腕相鄰關(guān)節(jié)212，該手腕末端關(guān)節(jié)211與所述的適配筒11相連接;機械臂示教器23，其與所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)3通過電路連接，接收其發(fā)送的螺釘5的位置及姿態(tài)信息;機械臂控制器24，其分別與所述的機械臂示教器23以及機械臂機構(gòu)本體21通過電路連接，根據(jù)機械臂示教器23所獲得的螺釘5的位置及姿態(tài)信息，控制機械臂機構(gòu)本體21動作，以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器I對螺釘5進行逼近和旋擰操作。
[0026]如圖1和圖2所示，所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)3包含:腕眼立體視覺相機工裝34，其設(shè)置在所述的機械臂機構(gòu)本體21的手腕相鄰關(guān)節(jié)212上;腕眼立體視覺相機31，其設(shè)置在所述的腕眼立體視覺相機工裝34上;鏡頭32，其設(shè)置在所述的腕眼立體視覺相機31上，且該鏡頭32的對準(zhǔn)方向與手腕末端關(guān)節(jié)211的軸線平行;測量計算機35，其分別與所述的腕眼立體視覺相機31以及機械臂示教器23通過電路連接;腕眼立體視覺相機31對螺釘5的正面進行拍攝，并以螺釘5的螺釘頭外圓與內(nèi)六邊形輪廓作為特征進行識別;測量計算機35測量螺釘5的位置和姿態(tài)，發(fā)送至機械臂示教器23，引導(dǎo)機械臂機構(gòu)本體21以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器I對螺釘5進行逼近和旋擰操作。
[0027]所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)3還包含:光源33，其設(shè)置在所述的腕眼立體視覺相機工裝34上，且位于所述的鏡頭32的前方。
[0028]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，首先，腕眼立體視覺相機31對目標(biāo)螺釘?shù)恼孢M行拍攝，并以目標(biāo)螺釘?shù)穆葆旑^外圓與內(nèi)六邊形輪廓作為特征進行識別，隨后將圖像傳輸至測量計算機35，測量計算機35將其與預(yù)先準(zhǔn)備好的標(biāo)準(zhǔn)螺釘圖像特征進行比較，按照相似程度進行打分，當(dāng)相似度超過一定百分比即認為所拍攝的目標(biāo)螺釘為需要操作的螺釘5。
[0029]如圖5所示，圖中兩個箭頭的交點即為螺釘5的中心位置，對于水平向右的箭頭，其繞兩個箭頭交點的轉(zhuǎn)角即為螺釘5在腕眼立體視覺相機31坐標(biāo)系下的姿態(tài)角。根據(jù)螺釘5的螺釘頭外圓與內(nèi)六邊形輪廓信息，測量計算機35可得到螺釘5在腕眼立體視覺相機31坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，由于腕眼立體視覺相機31安裝在機械臂機構(gòu)本體21的手腕相鄰關(guān)節(jié)212上，因此要得到螺釘5在機械臂機構(gòu)本體21的笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)，測量計算機35需要進行腕眼立體視覺相機31安裝位置到機械臂基座22的坐標(biāo)變換，之后可得到螺釘5在機械臂基座22坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)，再將螺釘在機械臂基座22坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)信息發(fā)送到機械臂示教器23，從而引導(dǎo)機械臂機構(gòu)本體21以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器I對螺釘5進行逼近和旋擰操作。
[0030]綜上所述，本發(fā)明提供的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，通過安裝于機械臂機構(gòu)本體的手腕相鄰關(guān)節(jié)上的腕眼立體視覺相機對螺釘進行識別和測量，從而引導(dǎo)機械臂系統(tǒng)帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器對螺釘進行定位和旋擰，其具備以下有益效果: 1、由腕眼立體視覺相機通過對螺釘?shù)穆葆旑^外圓與內(nèi)六邊形特征進行識別，與傳統(tǒng)相機安裝方式不同，腕眼立體視覺相機是安裝在機械臂機構(gòu)本體末端的手腕相鄰關(guān)節(jié)上的，從而避免了機械臂機構(gòu)本體在帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器進行旋轉(zhuǎn)操作時，腕眼立體視覺相機與其一起旋轉(zhuǎn)的情況。
[0031]2、電磁可更換螺釘旋擰操作器體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡單，且具有電磁鐵線圈，其結(jié)構(gòu)形式為直流螺管式電磁鐵；電磁鐵產(chǎn)生的磁場大小與電流大小、線圈圈數(shù)及中心的鐵芯有關(guān)，通過電流大小來控制磁場強度，進而控制吸力大小。通過電磁鐵線圈的通斷電可實現(xiàn)對螺釘?shù)奈?，利用電磁控制解決了螺釘旋擰之后掉落的問題，且無需為空間環(huán)境特殊定制不松脫螺釘，適合在軌服務(wù)和在軌維護領(lǐng)域。
[0032]3、電磁可更換螺釘旋擰操作器具有復(fù)位彈簧，便于實現(xiàn)扳手組件對螺釘?shù)娜嵝孕龜Q，從而簡化系統(tǒng)的控制方案;傳統(tǒng)的末端工具進行旋擰螺釘操作時需要協(xié)調(diào)同步兩種動作:①旋轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動螺釘旋轉(zhuǎn);②直線運動，跟隨螺釘進出。直線運動速度與旋轉(zhuǎn)速度線性相關(guān)。通過復(fù)位彈簧只需要控制機械臂機構(gòu)本體的旋轉(zhuǎn)運動，旋擰操作器上的扳手組件可跟隨螺釘?shù)闹本€運動，無需進行機械臂的直線運動控制。
[0033]4、機械臂機構(gòu)本體對末端的手腕末端關(guān)節(jié)采取力位混合控制，從而使得機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)具有良好的自適應(yīng)和柔順特性，在滿足功能要求的前提下，電磁可更換螺釘旋擰操作器具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低的優(yōu)點。
[0034]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當(dāng)認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項】
1.一種基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，其特征在于，包含: 電磁可更換螺釘旋擰操作器(I); 機械臂系統(tǒng)(2)，其與所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器(I)連接設(shè)置； 腕眼立體視覺系統(tǒng)(3)，其與所述的機械臂系統(tǒng)(2)通過電路連接； 所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)(3)對螺釘(5)進行識別和測量，并向機械臂系統(tǒng)(2)發(fā)送螺釘(5)的位置及姿態(tài)信息，引導(dǎo)機械臂系統(tǒng)(2)以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器(I)對螺釘(5)進行逼近和旋擰操作，以更換安裝在螺釘平臺(6)上的螺釘(5)。2.如權(quán)利要求1所述的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，其特征在于，還包含:視景仿真計算機(4)，其分別與所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器(I)以及機械臂系統(tǒng)(2)通過電路連接，實時模擬電磁可更換螺釘旋擰操作器(I)和機械臂系統(tǒng)(2)的運動，提供實時仿真畫面。3.如權(quán)利要求1所述的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，其特征在于，所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器(I)包含: 適配筒(11); 傳動滑桿(12)，其設(shè)置在所述的適配筒(11)的孔軸內(nèi)，可與適配筒(11)保持同步旋轉(zhuǎn)，并可沿適配筒(11)的軸向方向前后滑動； 電磁鐵組件(13)，其固定設(shè)置在所述的傳動滑桿(12)內(nèi)； 扳手組件(15)，其與所述的傳動滑桿(12)固定連接，通過控制電磁鐵組件(13)的通斷電，使扳手組件(15)實現(xiàn)對螺釘(5)的吸附、夾持和釋放； 其中，所述的傳動滑桿(12)、電磁鐵組件(13)和扳手組件(15)固定連接形成一體，并與所述的適配筒(11)通過孔軸配合形成運動副，在與適配筒(11)保持同步旋轉(zhuǎn)的同時可沿其軸向方向前后滑動，在扳手組件(15)夾持螺釘(5)時，適應(yīng)螺釘(5)在更換過程中的旋進旋出的直線運動。4.如權(quán)利要求3所述的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，其特征在于，所述的扳手組件(15)為可拆卸的固定連接在傳動滑桿(12)上，根據(jù)不同規(guī)格的螺釘(5)，更換與其相匹配的扳手組件(15)。5.如權(quán)利要求3所述的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，其特征在于，所述的電磁鐵組件(13 )包含: 電磁鐵骨架(131)，其固定設(shè)置在所述的傳動滑桿(12)內(nèi)； 電磁鐵鐵芯(133)，其固定設(shè)置在所述的電磁鐵骨架(131)內(nèi)，且與所述的扳手組件(15)固定連接； 電磁鐵線圈(132)，其繞設(shè)在所述的電磁鐵鐵芯(133)上，且位于所述的電磁鐵骨架(131)內(nèi)，通過控制電磁鐵線圈(132)的通斷電，使得與電磁鐵鐵芯(133)固定連接的扳手組件(15)具備磁性，實現(xiàn)其對螺釘(5)的吸附、夾持和釋放。6.如權(quán)利要求5所述的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，其特征在于，所述的電磁可更換螺釘旋擰操作器(I)還包含:復(fù)位彈簧(14)，其支撐設(shè)置在所述的傳動滑桿(12)與適配筒(11)之間，始終處于壓縮狀態(tài)，跟隨傳動滑桿(12)的前后滑動而壓縮或復(fù)位，保持傳動滑桿(12)、電磁鐵組件(13)和扳手組件(15)在各種操作姿態(tài)中處于壓緊力平衡狀態(tài)，實現(xiàn)扳手組件(15)對螺釘(5)的柔性旋擰。7.如權(quán)利要求6所述的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，其特征在于，所述的機械臂系統(tǒng)(2)包含: 機械臂基座(22); 機械臂機構(gòu)本體(21)，其設(shè)置在所述的機械臂基座(22)上，該機械臂機構(gòu)本體(21)的末端上還連接設(shè)置有手腕末端關(guān)節(jié)(211)以及手腕相鄰關(guān)節(jié)(212)，該手腕末端關(guān)節(jié)(211)與所述的適配筒(I I)相連接； 機械臂示教器(23)，其與所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)(3)通過電路連接，接收其發(fā)送的螺釘(5)的位置及姿態(tài)信息； 機械臂控制器(24)，其分別與所述的機械臂示教器(23)以及機械臂機構(gòu)本體(21)通過電路連接c，根據(jù)機械臂示教器(23)所獲得的螺釘(5)的位置及姿態(tài)信息，控制機械臂機構(gòu)本體(21)動作，以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器(I)對螺釘(5)進行逼近和旋擰操作。8.如權(quán)利要求7所述的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，其特征在于，所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)(3)包含: 腕眼立體視覺相機工裝(34)，其設(shè)置在所述的機械臂機構(gòu)本體(21)的手腕相鄰關(guān)節(jié)(212)上; 腕眼立體視覺相機(31)，其設(shè)置在所述的腕眼立體視覺相機工裝(34)上； 鏡頭(32)，其設(shè)置在所述的腕眼立體視覺相機(31)上，且該鏡頭(32)的對準(zhǔn)方向與手腕末端關(guān)節(jié)(211)的軸線平行； 測量計算機(35)，其分別與所述的腕眼立體視覺相機(31)以及機械臂示教器(23)通過電路連接； 腕眼立體視覺相機(31)對螺釘(5)的正面進行拍攝，并以螺釘(5)的螺釘頭外圓與內(nèi)六邊形輪廓作為特征進行識別;測量計算機(35)測量螺釘(5)的位置和姿態(tài)，發(fā)送至機械臂示教器(23)，引導(dǎo)機械臂機構(gòu)本體(21)以帶動電磁可更換螺釘旋擰操作器(I)對螺釘(5)進行逼近和旋擰操作。9.如權(quán)利要求8所述的基于腕眼立體視覺的機械臂-電磁可更換螺釘旋擰系統(tǒng)，其特征在于，所述的腕眼立體視覺系統(tǒng)(3)還包含:光源(33)，其設(shè)置在所述的腕眼立體視覺相機工裝(34)上，且位于所述的鏡頭(32)的前方。
【文檔編號】B23P19/06GK105945561SQ201610336699
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】侯月陽, 盧山, 王奉文, 田路路, 于學(xué)文, 田少雄
【申請人】上海航天控制技術(shù)研究所