本實用新型屬于裝配自動化應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種基于智能末端執(zhí)行器的柔性裝配系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

裝配是機械產(chǎn)品制造過程的關(guān)鍵步驟，也是決定機械產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的一個重要環(huán)節(jié)。自動化裝配技術(shù)可實現(xiàn)產(chǎn)品的自動化裝配過程，可以提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度、降低加工成本。但是，傳統(tǒng)的自動化裝配線，存在著占用空間大、柔性差以及缺乏感知與自適應(yīng)的控制能力等缺點，限制了自動化裝配系統(tǒng)的發(fā)展。此外，這些缺點在大型機械產(chǎn)品的裝配中尤為突出，因為大型機械產(chǎn)品具有體型大、零部件種類多、不宜搬運、工藝過程復(fù)雜等特點。

為此，國內(nèi)開始研究基于智能末端執(zhí)行器的自適應(yīng)裝配系統(tǒng)，實現(xiàn)工業(yè)機器人智能末端執(zhí)行器對機械產(chǎn)品的柔性裝配。完成裝配工藝中工作頭的設(shè)計與加工，實現(xiàn)多個工作頭之間的自動更換；完成裝配過程的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)裝配過程的自動化與智能化。避免大型機械產(chǎn)品裝配過程中的搬運，并且系統(tǒng)具有較高的柔性，通過對系統(tǒng)的微調(diào)實現(xiàn)對不同型號與類型的產(chǎn)品進行裝配。

如申請?zhí)枮?01320739655.1，名稱為“柔性裝配系統(tǒng)和柔性裝配線”的實用新型專利，提供了一種采用柔性裝配系統(tǒng)的裝配線，該裝配系統(tǒng)實際是流水線裝配系統(tǒng)的原理，只是將各個工位模塊化緊湊化，利用多自由度機器人進行裝配及各個步驟的產(chǎn)品轉(zhuǎn)運，該裝配系統(tǒng)不能滿足大型產(chǎn)品的裝配，該專利因多自由度機器人末端執(zhí)行器不能夠適應(yīng)多種零部件、多種工藝要求的產(chǎn)品裝配如紙片等零件裝配、涂膠等工藝要求。又如申請?zhí)枮?01510546368.2，名稱為“一種桁架式柔性自動化裝配系統(tǒng)”的實用新型專利，提供了一種桁架式的裝配系統(tǒng)，該專利采用二維桁架配合多自由度機器人完成，且闡述了可通過調(diào)整執(zhí)行器種類來滿足不同零件的裝配，但是該實用新型利用二維桁架實行不能滿足高精度裝配，更換末端執(zhí)行器不能自動完成。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了實現(xiàn)工業(yè)機器人智能末端執(zhí)行器對多種尺寸多種零部件大型機械產(chǎn)品的柔性裝配。本實用新型提出一種基于智能末端執(zhí)行器的柔性裝配系統(tǒng)。

為達到上述目的，本實用新型采用以下方案予以實現(xiàn)：

一種基于智能末端執(zhí)行器的柔性裝配系統(tǒng)，其特征在于：包括零件放置臺、桁架機器人、工作頭庫以及固定工作臺，所述零件放置臺、固定工作臺和工作頭庫并排布置，所述桁架機器人位于零件放置臺、固定工作臺和工作頭庫的上方。

所述桁架機器人包括橫梁，所述橫梁的兩端均連接有立柱，所述橫梁上設(shè)置有多個托板，每個托板均連接有掛臂，所述掛臂下端連接有工作頭公頭。

所述工作頭庫包括工作頭庫支架，所述工作頭庫支架上設(shè)置有至少一個絲杠導(dǎo)軌移動副，所述絲杠導(dǎo)軌移動副與移動托板相連，所述工作頭庫支架通過連桿滑塊機構(gòu)與側(cè)支撐板機構(gòu)相連，所述移動托板上方放置有工作頭支撐架，所述工作頭放置于工作頭支撐架上。工作頭底部是不規(guī)則的，所以采用工作頭支撐架提供一種便于放置工作頭的裝置，其不屬于工作頭的一部分，只是起支撐、安放工作頭的作用。

所述固定工作臺包括本體支架，所述本體支架上豎直設(shè)置有一組移動導(dǎo)軌，所述移動導(dǎo)軌上設(shè)置有多個絲杠，所述移動導(dǎo)軌上設(shè)置有夾緊裝置，所述夾緊裝置套接在絲杠上。因所需裝配產(chǎn)品殼體，即產(chǎn)品基礎(chǔ)件的高低尺寸不同，絲杠可帶動夾緊裝置進行上下調(diào)整，以便于更好的固定產(chǎn)品殼體；加緊裝置采用V型形式，對產(chǎn)品殼體進行固定，不讓殼體晃動，便于后續(xù)各個零部件的裝配和裝配工藝的分步進行。

本申請的工作原理為：

產(chǎn)品基礎(chǔ)件裝夾在固定工作臺上，桁架機器人末端執(zhí)行器從零件放置臺夾取/吸取零件，再裝配到產(chǎn)品基礎(chǔ)件上；裝配過程中，工作頭庫配合機器人完成工作頭自動更換，實現(xiàn)大型機械產(chǎn)品的柔性裝配過程。桁架機器人與工作頭之間通過快速接頭進行連接；公頭安裝在機器人末端，母頭安裝在工作頭上；利用快速接頭可實現(xiàn)末端執(zhí)行器的自動更換。

桁架機器人由一維桁架和多個掛臂組成，掛臂末端安裝有工作頭快速更換接頭公頭，可以根據(jù)需要連接不同的工作頭，實現(xiàn)對不同零件的抓取如吸附、夾持等。這里提到的橫梁即為一維桁架，各個掛壁可在一維桁架上左右移動，橫梁支架支撐橫梁，支架即橫梁兩側(cè)的立柱。

工作頭庫主要由多組工作頭放置臺和工作頭組成，每個放置臺由工作頭庫支架，工作頭支撐架，移動托板，側(cè)支撐板機構(gòu)，絲杠導(dǎo)軌移動副組成；根據(jù)裝配過程的需要，工作頭庫中根據(jù)裝配工藝設(shè)計多種裝配工作頭（定心、定位、柔順、緊固、裝銷、涂膠、噴漆和打磨）和測量工作頭（尺寸和表面質(zhì)量）的智能末端執(zhí)行器。

裝配過程中，桁架機器人根據(jù)所要裝配的零件種類或工藝要求，一維桁架上的托板帶動掛壁進行移動，到達工作頭庫所需工作頭上方，然后掛壁向下移動，讓掛壁下方的工頭與工作頭上母頭快速進行快速連接，然后托板帶動掛壁到達零件放置臺正上方，掛壁下移，工作頭吸取或夾持住零件，托板將掛壁移動到固定工作臺正上方，掛壁下移，裝抓取或夾持的零件裝配到位，桁架機器人回零位。

在裝配過程中，工作頭庫中的移動托板在絲杠導(dǎo)軌副作用下，向外移動，托板推動側(cè)支撐板在連桿滑塊機構(gòu)的導(dǎo)向下旋轉(zhuǎn)90°至水平，托板移動到側(cè)支撐板指定位置，到位后桁架機械手將其上的工作頭放置在托板上或機械手對接獲取所需工作頭后，托板退回，側(cè)支撐板靠彈簧復(fù)位。

零件放置于零件放置臺工裝上，各零件在零件放置臺上位置事先確定好以方便裝配過程進行。

采用上述的技術(shù)方案后，本實用新型至少具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型通過桁架機器人和工作頭庫等對大型機械產(chǎn)品進行裝配，相對于傳統(tǒng)流水線式裝配線，結(jié)構(gòu)緊湊。

2、本實用新型通過桁架機器人與工作頭間快速接頭進行連接，公頭安裝在機器人末端，母頭安裝在工作頭上，工作頭可根據(jù)不同裝配零件、裝配工藝而設(shè)計多種裝配、檢測工作頭，可適應(yīng)多種尺寸多種零部件大型機械產(chǎn)品的柔性裝配。

3、本實用新型的裝配、測量工作頭上均裝有所需的定位、檢測等傳感器，工作頭具有自識別、判斷、反饋等感知與自適應(yīng)功能，使零部件裝配、檢測精準。

4、本實用新型通過工作頭庫來實現(xiàn)多種功能工作頭的儲存，并配合裝配工藝需求，實現(xiàn)與桁架機器人的自動更換。

5、本實用新型桁架機器人由一維桁架和多個掛臂組成，多個掛臂根據(jù)裝配工藝需求合理配合動作，裝配過程高效快速。

附圖說明

圖1是本實用新型的一較佳實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的正視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是工作頭庫的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是固定工作臺的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1是零件放置臺，2是立柱，3是橫梁，4是托板，5是掛臂，6是工作頭公頭，7是工作頭，8是工作頭庫支架，9是工作頭支撐架，10是移動托板，11是側(cè)支撐板機構(gòu)，12是絲杠導(dǎo)軌移動副，13是夾緊裝置，14是移動導(dǎo)軌，15是絲杠，16是本體支架。

具體實施方式

實施例1

一種基于智能末端執(zhí)行器的柔性裝配系統(tǒng)包括零件放置臺1、桁架機器人、工作頭7庫以及固定工作臺，所述零件放置臺1、固定工作臺和工作頭7庫并排布置，所述桁架機器人位于零件放置臺1、固定工作臺和工作頭7庫的上方。產(chǎn)品基礎(chǔ)件裝夾在固定工作臺上，桁架機器人末端執(zhí)行器從零件放置臺1夾取/吸取零件，再裝配到產(chǎn)品基礎(chǔ)件上；裝配過程中，工作頭7庫配合機器人完成工作頭7自動更換，實現(xiàn)大型機械產(chǎn)品的柔性裝配過程。桁架機器人與工作頭7之間通過快速接頭進行連接；公頭安裝在機器人末端，母頭安裝在工作頭7上；利用快速接頭可實現(xiàn)末端執(zhí)行器的自動更換。

實施例2

一種基于智能末端執(zhí)行器的柔性裝配系統(tǒng)包括零件放置臺1、桁架機器人、工作頭7庫以及固定工作臺，所述零件放置臺1、固定工作臺和工作頭7庫并排布置，所述桁架機器人位于零件放置臺1、固定工作臺和工作頭7庫的上方。

桁架機器人包括橫梁3，所述橫梁3的兩端均連接有立柱2，所述橫梁3上設(shè)置有多個托板4，每個托板4均連接有掛臂5，所述掛臂5下端連接有工作頭公頭6。

工作頭7庫包括工作頭庫支架8，所述工作頭庫支架8上設(shè)置有至少一個絲杠導(dǎo)軌移動副12，所述絲杠導(dǎo)軌移動副12與移動托板10相連，所述工作頭庫支架8通過連桿滑塊機構(gòu)與側(cè)支撐板機構(gòu)11相連，所述移動托板10上方放置有工作頭支撐架9，所述工作頭7放置于工作頭支撐架9上。工作頭7底部是不規(guī)則的，所以采用工作頭支撐架9提供一種便于放置工作頭7的裝置，其不屬于工作頭7的一部分，只是起支撐、安放工作頭7的作用。

固定工作臺包括本體支架16，所述本體支架16上豎直設(shè)置有一組移動導(dǎo)軌14，所述移動導(dǎo)軌14上設(shè)置有多個絲杠15，所述移動導(dǎo)軌14上設(shè)置有夾緊裝置13，所述夾緊裝置13套接在絲杠15上。因所需裝配產(chǎn)品殼體，即產(chǎn)品基礎(chǔ)件的高低尺寸不同，絲杠15可帶動夾緊裝置13進行上下調(diào)整，以便于更好的固定產(chǎn)品殼體；加緊裝置采用V型形式，對產(chǎn)品殼體進行固定，不讓殼體晃動，便于后續(xù)各個零部件的裝配和裝配工藝的分布進行。

產(chǎn)品基礎(chǔ)件裝夾在固定工作臺上，桁架機器人末端執(zhí)行器從零件放置臺1夾取/吸取零件，再裝配到產(chǎn)品基礎(chǔ)件上；裝配過程中，工作頭7庫配合機器人完成工作頭7自動更換，實現(xiàn)大型機械產(chǎn)品的柔性裝配過程。桁架機器人與工作頭7之間通過快速接頭進行連接；公頭安裝在機器人末端，母頭安裝在工作頭7上；利用快速接頭可實現(xiàn)末端執(zhí)行器的自動更換。

桁架機器人由一維桁架和多個掛臂5組成，掛臂5末端安裝有工作頭7快速更換接頭公頭，可以根據(jù)需要連接不同的工作頭7，實現(xiàn)對不同零件的抓取如吸附、夾持等。這里提到的橫梁3即為一維桁架，各個掛壁可在一維桁架上左右移動，橫梁3支架支撐橫梁3，支架即橫梁3兩側(cè)的立柱2。

工作頭7庫主要由多組工作頭7放置臺和工作頭7組成，每個放置臺由工作頭庫支架8，工作頭支撐架9，移動托板10，側(cè)支撐板機構(gòu)11，絲杠導(dǎo)軌移動副12組成；根據(jù)裝配過程的需要，工作頭7庫中根據(jù)裝配工藝設(shè)計多種裝配工作頭7定心、定位、柔順、緊固、裝銷、涂膠、噴漆和打磨和測量工作頭7尺寸和表面質(zhì)量的智能末端執(zhí)行器。

裝配過程中，桁架機器人根據(jù)所要裝配的零件種類或工藝要求，一維桁架上的托板4帶動掛壁進行移動，到達工作頭7庫所需工作頭7上方，然后掛壁向下移動，讓掛壁下方的工頭與工作頭7上母頭快速進行快速連接，然后托板4帶動掛壁到達零件放置臺1正上方，掛壁下移，工作頭7吸取或夾持住零件，托板4將掛壁移動到固定工作臺正上方，掛壁下移，裝抓取或夾持的零件裝配到位，桁架機器人回零位。

在裝配過程中，工作頭7庫中的移動托板10在絲杠15導(dǎo)軌副作用下，向外移動，托板4推動側(cè)支撐板在連桿滑塊機構(gòu)的導(dǎo)向下旋轉(zhuǎn)90°至水平，托板4移動到側(cè)支撐板指定位置，到位后桁架機械手將其上的工作頭7放置在托板4上或機械手對接獲取所需工作頭7后，托板4退回，側(cè)支撐板靠彈簧復(fù)位。

零件放置于零件放置臺1工裝上，各零件在零件放置臺1上位置事先確定好以方便裝配過程進行。

本實用新型通過桁架機器人和工作頭7庫等對大型機械產(chǎn)品進行裝配，相對于傳統(tǒng)流水線式裝配線，結(jié)構(gòu)緊湊。本實用新型通過桁架機器人與工作頭7間快速接頭進行連接，公頭安裝在機器人末端，母頭安裝在工作頭7上，工作頭7可根據(jù)不同裝配零件、裝配工藝而設(shè)計多種裝配、檢測工作頭7，可適應(yīng)多種尺寸多種零部件大型機械產(chǎn)品的柔性裝配；本實用新型的裝配、測量工作頭7上均裝有所需的定位、檢測等傳感器，工作頭7具有自識別、判斷、反饋等感知與自適應(yīng)功能，使零部件裝配、檢測精準；本實用新型通過工作頭7庫來實現(xiàn)多種功能工作頭7的儲存，并配合裝配工藝需求，實現(xiàn)與桁架機器人的自動更換；本實用新型桁架機器人由一維桁架和多個掛臂5組成，多個掛臂5根據(jù)裝配工藝需求合理配合動作，裝配過程高效快速；

實施例3

在實施例1和實施例2的基礎(chǔ)上，現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。

如圖1、圖2所示，一種基于智能末端執(zhí)行器的柔性裝配系統(tǒng)，系統(tǒng)包括零件放置臺1、桁架機器人、工作頭庫以及固定工作臺；其中，桁架機器人包括：立柱2、橫梁3、托板4、掛臂5、工作頭公頭6；工作頭庫包括：工作頭7、工作頭庫支架8，工作頭支撐架9，移動托板10，側(cè)支撐板機構(gòu)11，絲杠導(dǎo)軌移動副12；固定工作臺包括：夾緊裝置13，移動導(dǎo)軌14，絲杠15，本體支架16。下面詳細敘述本實施例中各部分的具體實現(xiàn)以及工作過程。

零件放置臺1具有多個工裝位，每個工位在零件放置臺1上位置固定。裝配工作進行前，人工按照預(yù)定的方式將各零件放置到對應(yīng)工裝上。

裝配過程中，裝配基礎(chǔ)件通過夾緊裝置13裝夾在固定工作臺上，整個裝配過程都在固定工作臺上完成，如圖4所示。固定工作臺可裝夾多種型號的產(chǎn)品。

桁架機器人用于完成大型機械產(chǎn)品的裝配，放置于固定工作臺的上方。桁架機器人由一維桁架和多個掛臂5組成，掛臂5末端安裝有工作頭快速更換接頭公頭，可以根據(jù)需要連接不同的工作頭，實現(xiàn)對不同零件的抓取如吸附、夾持等和對產(chǎn)品的檢測。掛臂5可水平和豎直運動，將零件送至基礎(chǔ)件中心上方，進行裝配。桁架機器人如圖2所示。

工作頭庫主要由多組工作頭放置臺和工作頭7組成，每個放置臺由工作頭庫支架8，工作頭支撐架9，移動托板10，側(cè)支撐板機構(gòu)11，絲杠導(dǎo)軌移動副12組成，如圖3所示。其中，絲杠導(dǎo)軌移動副將帶動帶有輪子的移動托板10推出，側(cè)支撐板機構(gòu)11通過連桿滑塊機構(gòu)與工作頭庫支架8連接，可旋轉(zhuǎn)90°，用于支撐推出來的托板，可在彈簧作用下復(fù)位。具體動作過程：當(dāng)桁架掛臂5需要更換工作頭7時，未放置工作頭的放置臺上的移動托板10在絲杠導(dǎo)軌副12作用下，向外移動，托板推動側(cè)支撐板在連桿滑塊機構(gòu)的導(dǎo)向下旋轉(zhuǎn)90°至水平，托板移動到側(cè)支撐板指定位置，到位后桁架機械手將其上的工作頭放置在托板上，托板退回，側(cè)支撐板靠彈簧復(fù)位；然后要更換的工作頭所在放置臺進行類似動作，將工作頭推送至側(cè)支撐板上，掛臂5對接獲取工作頭后，退回復(fù)位。