CN111843419A - 基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统及方法，包括服务器(1)、激光跟踪仪(2)、顶部六维力传感器(4)、协作机器人(6)、单向力传感器(8)、装配平台(11)及可穿戴设备(10)。本发明采用末端装有六维力传感器的协作机器人实现空间展开机构桁架铰链的微重力装配，与现有的空间展开机构重力卸载方式相比，该系统既能实现桁架铰链的精确空间位姿调整，又能实现自动化的重力卸载。

Description

基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统及方法

技术领域

本发明属于空间机构地面装配过程中模拟微重力环境的装配技术领域，涉及一种基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统及方法。

背景技术

空间展开机构是卫星、空间探测器、空间站等航天器上太阳能帆板、雷达天线的重要支撑基础，其特点是结构复杂、尺度大、质量轻、刚度弱，在地面装配和模拟展开试验过程中会受到重力作用而产生应力或变形，在太空环境下重力消失容易引起应力释放和结构变形的恢复，从而改变装配界面的接触状态，导致产品的精度和性能发生变化。桁架铰链是空间展开机构完成展开动作的关键组件，其装配位置精度和装配界面应力状态是影响展开动作的关键因素。因此，桁架铰链地面装配中，平衡重力作用的影响对于空间展开机构在太空中顺利完成展开动作及航天器的在轨可靠运行至关重要。

目前，空间展开机构常用的重力卸载方法有气浮支撑法、气球吊挂法、导轨滑车吊挂法等。气浮支撑法主要适用于展开轨迹复杂，展开空间较大的机构，其优点是重力卸载效果好，不引入摩擦力，缺点是占用空间大，管路布局复杂，在展开时需要注意气路布设。气球吊挂法适用于展开机构较小，运动轨迹较短，卸载重力不大的情况，优点是使用方便，缺点是气球稳定性较差，由于受空气阻力的影响，气球运动较机构滞后，机构锁定后气球仍在晃动。导轨滑车吊挂式是目前应用最广泛的重力卸载方式，适用范围较广，既可用于小型展开机构也可用于中大型展开机构，其优点是占用空间相对较小，操作简便，技术成熟，缺点是引入导轨滑车的摩擦力。

以上三种重力卸载方法有效模拟了展开机构在太空中悬浮失重状态，在展开机构的地面模拟展开试验中应用效果良好，但是将其应用于展开机构的装配过程中时，仍存在一定的局限性，因为装配过程中需要对展开机构的关键零部件(例如桁架铰链)进行高精度的位置调整，目前常用的重力卸载方法无法实现装配中的精确定位，需要人手工进行重复调整，该过程工作量大，效率低，质量一致性差。

现有专利《一种基于机器人的空间桁架单元快速装配》(专利号：CN201811417551)公布了一种采用六自由度姿态调整装置和气浮支撑装置将桁架单元模块进行重力卸载和对接装配的方法，该方法实现了单元模块与星体对接时的微重力模拟和姿态调整，但是由于其所用气浮支撑装置及姿态调整装置占地空间大、整体结构复杂，不适用于展开机构内部关键组件装配过程的重力卸载和位姿调整。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统，采用协作机器人实现桁架铰链的空间位姿精确定位和重力卸载，并采用可穿戴设备辅助工人进行装配作业，以提高空间展开机构的装配质量和装配效率。本发明的另一目的是：提供一种实施上述微重力装配系统的基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配方法。

为实现上述目的，本发明基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统，包括服务器(1)、激光跟踪仪(2)、顶部六维力传感器(4)、协作机器人(6)、单向力传感器(8)、装配平台(11)及可穿戴设备(10)；

其中，主支架(13)上设置有顶部六维力传感器(4)，空间展开机构(3) 通过顶部六维力传感器(4)吊装在主支架(13)上；空间展开机构(3)与装配平台(11)之间还设置有单向力传感器(8)，顶部六维力传感器(4)和单向力传感器(8)连接到服务器(1)的数据采集通道，用来监控桁架铰链装配过程中力的变化；

激光跟踪仪(2)、协作机器人(6)、可穿戴设备(10)均与服务器(1) 连通，协作机器人(6)夹装桁架铰链进行装配，并根据服务器(1)的指令进行动作调整；

同时，根据激光跟踪仪(2)、顶部六维力传感器(4)、单向力传感器(8) 的测量参数，可穿戴设备(10)可视化展示装配工艺和基于增强现实的装配引导，并实时展示装配过程中桁架铰链的位姿坐标和受力状态，来保证协作机器人(6)只保持沿竖直方向上、与桁架铰链及固支工装的总重力相平衡的力。

进一步，所述协作机器人(6)固定安装在机器人支撑架(7)上，机器人支撑架(7)采用压板固定的方式固定在所述装配平台(11)上。

进一步，所述协作机器人(6)末端装有六维力传感器(5)和夹爪(12)，夹爪(12)末端夹紧固支工装(14)，所述空间展开机构(3)的桁架铰链包括第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)，两组桁架铰链通过螺栓连接到固支工装(14)，第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)与桁架短杆(19)和桁架长杆(20)间隙配合。

进一步，所述第一桁架铰链(15)包括第一铰链转轴(16)，第二桁架铰链(17)包括第二铰链转轴(18)，通过所述激光跟踪仪(2)测量每个铰链转轴的两个端面圆心，来确定桁架铰链的空间位姿，在将所述第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)螺栓连接到所述固支工装(14)上前，需要使用激光跟踪仪(2)测量两个铰链转轴的同轴度，保证同轴度≤0.1mm。

进一步，所述夹爪(12)在夹紧所述固支工装(14)时，其夹紧位置位于所述固支工装(14)中心，夹紧后利用所述激光跟踪仪(2)对紧固在所述固支工装上的所述第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)和所述协作机器人 (6)的末端关节进行标定以建立TCP坐标系，标定后所述夹爪(12)保持夹紧状态，在整个装配过程中不松开。

一种实施上述微重力装配系统的基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配方法，具体步骤为：

1)位姿调整：将第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)紧固在固支工装(13)上，采用激光跟踪仪(2)确定其同轴度，协作机器人(6)夹紧固支工装(13)，开始执行位姿调整程序，位姿调整过程中采集各个传感器的数据，调整位姿到位后各个传感器受力数据不超限，则进行位姿测量，如果受力超出设定阈值则对桁架短杆(19)和桁架长杆(20)进行修配后再次执行位姿调整；

2)位姿测量：使用激光跟踪仪(2)通过测量第一铰链转轴(16)、第二铰链转轴(18)的端面圆心，确定第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17) 的空间位姿，并与理论位姿进行对比，如果位姿合格则进行重力卸载，如果位姿不合格则返回位姿调整；

3)重力卸载：采用装在协作机器人(6)末端的六维力传感器(5)采集重力卸载过程中第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)的受力，并监控其他传感器的数据，采用导纳控制模式实现协作机器人(6)末端六维力传感器(5) 只保持沿竖直方向上、与桁架铰链及固支工装的总重力相平衡的力，其他方向力和扭矩为零；

4)位姿测量：测量方法如步骤2)所述，测量结果用来判断重力卸载后第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)空间位姿的漂移，并为下一步骤中桁架短杆(19)和桁架长杆(20)的修配过程提供数据指导；

5)结果分析及修配指导：根据步骤4)位姿测量的第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)空间位姿信息、骤3)中重力卸载中六维力传感器(5)及单向力传感器(8)的受力数据作为输入，进行结果分析及修配指导，如果受力和位姿都符合要求，则将第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)与桁架短杆(19)和桁架长杆(20)采用紧固胶连接，并配打螺纹孔，安装紧固螺栓完成微重力装配过程，否则需对桁架短杆(19)及桁架长杆(20)进行修配后再次从步骤1)开始重复以上步骤。

进一步，所述步骤1)采用力位混合控制方法，力位混合控制方法是一种常用的机器人运动控制方法，其方法通过采集机器人末端力传感器数据来优化机器人的运动轨迹，防止调姿过程中所述第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链 (17)、桁架短杆(19)及桁架长杆(20)受力过大，并结合协作机器人的防碰撞功能，能够保护调整过程中工件及人员的安全。

进一步，所述步骤1)、步骤5)中，所述桁架短杆(19)和桁架长杆(20) 修配过程中采用可穿戴设备(10)进行修配工艺及参数的可视化展示，将待修配的桁架杆及修配部位和推荐的修磨余量，通过增强现实方式直观的展示给操作工人(9)。

进一步，所述步骤2)、步骤4)中，所述位姿测量采用激光跟踪仪(2) 测得的所述第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)位姿数据传递给服务器 (1)，服务器(1)将测得的位姿数据与理论数据进行对比，并计算出位姿偏差矩阵，如果位姿偏差矩阵超出设定阈值，则服务器(1)启动步骤1)位姿调整并将位姿偏差矩阵作为协作机器人(6)动作指令的数据输入。

进一步，所述步骤3)中重力卸载过程利用导纳控制方法，导纳控制是一种机器人柔顺控制方法，利用该方法实现协作机器人(6)的柔顺控制，通过六维力传感器(5)检测机器人末端的交互力F_ext，根据期望的目标导纳1/G_d(s) 计算得到位置偏差量e，与参考位置叠加计算出期望交互点处的位置信号x_d，然后通过机器人的位置闭环控制器使机器人到达该期望位置，从而实现期望的柔顺特性；

交互力F_ext与位置偏差e之间的二阶微分方程关系式表示为：

M_de″+D_de′+K_de＝F_ext

其中M_d、D_d和K_d分别表示期望的机器人惯量、阻尼和刚度，e表示机器人实际位置x与参考位置x₀之间的偏差，即e＝x-x₀。由位置偏差到交互力之间的传递函数可表示为：

其中G_d(s)为期望阻抗，1/G_d(s)为期望导纳。

本发明的技术方案具有如下优点或有益效果：

(1)本发明的桁架铰链微重力装配系统，采用末端装有六维力传感器的协作机器人实现空间展开机构桁架铰链的微重力装配，与现有的空间展开机构重力卸载方式相比，该系统既能实现桁架铰链的精确空间位姿调整，又能实现自动化的重力卸载；

(2)本发明的桁架铰链微重力装配系统及方法，采用激光跟踪仪和协作机器人精确调整桁架铰链的空间位姿，与目前常用的采用激光跟踪仪测量后根据测量结果手工调整桁架铰链位姿的方式相比，本发明提出的系统和方法，实现了激光跟踪仪与协作机器人的集成，测量结果直接指导机器人位姿调整，能够显著提高调整效率和精度；

(3)本发明的桁架铰链微重力装配系统，装配过程中需要对桁架杆进行修配，其修配过程利用可穿戴设备的增强现实辅助功能，协助工人快速获取需要修配的桁架杆，并直观展示修配部位和修磨余量。能够提高桁架杆修配的效率和质量。

附图说明

图1为本发明的桁架铰链微重力装配系统总体结构图；

图2为本发明中的协作机器人系统夹持桁架铰链的结构示意图；

图3为本发明的桁架铰链组件与桁架杆及固支工装的连接结构示意图；

图4为本发明的桁架铰链微重力装配方法流程图；

图5为本发明中协作机器人重力卸载时的导纳控制架构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，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。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1至图5所示，本发明基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统，系统构成包括：服务器1、激光跟踪仪2、空间展开机构3、顶部六维力传感器4、协作机器人6、机器人支撑架7、单向力传感器8、装配平台11、佩戴可穿戴设备10的操作员9、主支架13。

其中，激光跟踪仪为莱卡AT901，服务器1安装有激光跟踪仪的控制软件，本实例中选用SA测量软件实现对激光跟踪仪的控制，协作机器人6为尤傲UR-5 型机器人，可穿戴设备10为微软的HoloLens全息头盔，服务器1装有可以与可穿戴设备10进行无线通讯的发射接收模块，并装有可以对顶部六维力传感器4和单向力传感器8进行实时信息获取的数据采集系统，本实例中数据采集系统包括一台以太网数据采集仪和安装在服务器端的动态测试分析平台软件 DASP，以太网数据采集仪有16个信号输入通道，最多可以采集16个传感器数据，并通过网线与服务器1连接。

主支架13安装在装配平台11上，主支架13为n型结构，主支架13上设置有顶部六维力传感器4，空间展开机构3通过顶部六维力传感器4吊装在主支架13的横梁上。协作机器人6采用螺栓固定方式连接到机器人支撑架7上，机器人支撑架7采用压板固定的方式固定在装配平台11上。

顶部六维力传感器4和单向力传感器8通过有线方式连接到服务器1的数据采集通道，用来监控桁架铰链装配过程中的受力变化；可穿戴设备10可视化展示装配工艺，能实现基于增强现实的装配引导，并能实时展示装配过程中桁架铰链的位姿坐标和受力状态。

如图2和图3所示，协作机器人6末端装有六维力传感器5和夹爪12，六维力传感器6为On-Robot的HEX-H-QC型，其在三个方向上的测力量程为200N，在水平方向扭矩量程为10N·m，竖直方向扭矩量程为6.5N·m。

展开机构3的桁架铰链包括第一桁架铰链15和第二桁架铰链17，两组桁架铰链通过螺栓连接到固支工装14上，夹爪13末端夹紧固支工装14。桁架铰链与桁架短杆19和桁架长杆20间隙配合。

第一桁架铰链15和第二桁架铰链17分别包括两个铰链转轴16和铰链转轴18，通过激光跟踪仪2测量每个铰链转轴的两个端面圆心确定桁架铰链的空间位姿，在将第一桁架铰链15和第二桁架铰链17使用螺栓连接到固支工装上前，需要使用激光跟踪仪2测量两个铰链转轴的同轴度，保证同轴度≤0.1mm。

夹爪12在夹紧固支工装14时，其夹紧位置目测在固支工装14中心，但不做严格精度要求，夹紧后利用激光跟踪仪2对固支工装上的第一桁架铰链15 和第二桁架铰链17及机器人6末端进行精确标定，建立以桁架铰链轴线两端点为控制目标的TCP坐标系，标定并建立TCP坐标系后夹爪保持夹紧，在整个装配过程中不松开。

如图4所示，本发明提供的一种基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配方法，其过程分为位姿调整模块、位姿测量模块、重力卸载模块和结果分析及修配指导模块，具体装配步骤如下：

步骤1)位姿调整：将第一桁架铰链15和第二桁架铰链17使用螺栓紧固在固支工装14后，采用激光跟踪仪2测量并调整两个桁架铰链转轴的同轴度，然后控制协作机器人6夹紧固支工装14，夹紧后采用激光跟踪仪测量桁架铰链转轴端点空间坐标和协作机器人第六个关节空间位姿，以确定TCP坐标系，并开始执行位姿调整模块程序，位姿调整模块执行过程中采集系统中各个传感器的数据，调整位姿到位后各个传感器受力数据不超限，则进行位姿测量模块，如果受力超出设定阈值则对桁架短杆19和桁架长杆20进行修配后再次执行位姿调整模块；

步骤2)位姿测量：位姿调整完成后执行位姿测量，位姿测量模块使用激光跟踪仪2通过测量第一铰链转轴16和第二铰链转轴18的端面圆心确定第一桁架铰链15、第二桁架铰链17的空间位姿，并与理论位姿进行对比，如果位姿合格则进行重力卸载模块，如果位姿不合格则返回位姿调整模块；

步骤3)重力卸载：重力卸载模块采用装在协作机器人6末端的六维力传感器5采集重力卸载过程中第一桁架铰链15和第二桁架铰链17的受力情况，并监控其他传感器的受力，重力卸载最终状态是协作机器人6的末端六维力传感器只保持沿竖直方向的与桁架铰链及固支工装的总重力相平衡的力，其他方向受力趋向于零；

步骤4)位姿测量：重力卸载模块完成后，再次执行位姿测量模块，测量方法和过程如第二步所述，测量结果用来判断重力卸载后第一桁架铰链15和第二桁架铰链17的空间位姿漂移，并为第五步桁架杆短杆19和桁架长杆20 的修配过程提供数据指导；

步骤5)结果分析及修配指导：最后根据第四步位姿测量模块的第一桁架铰链15和第二桁架铰链17的空间位姿信息和重力卸载模块中六维力传感器5 及单向力传感器8的受力数据作为输入，进行结果分析及修配指导模块，如果受力和位姿都符合要求，则将第一桁架铰链15和第二桁架铰链17与桁架短杆 19和桁架长杆20采用紧固胶连接，并配打螺纹孔，安装紧固螺栓完成微重力装配过程，否则需对桁架短19和桁架长20进行修配后，再次从位姿调整模块开始重复以上步骤，其中，桁架短杆19和桁架长杆20的修配过程中采用可穿戴设备10进行全息投影，将待修配的桁架杆及修配部位和推荐的修配量通过增强现实方式直观的展示给操作工人。

本发明装配方法中所述步骤1)，采用力位混合控制方法，通过优化调姿路径，防止调姿过程中第一桁架铰链15和第二桁架铰链17及桁架短杆19和桁架长杆20受力过大，并结合协作机器人本身所具有的防碰撞功能，能够保护调整过程中工件及人员的安装。

本发明装配方法中所述步骤2)和步骤4)，位姿测量模块采用激光跟踪仪 2测得的第一桁架铰链15和第二桁架铰链17的位姿数据传递给服务器1，服务器1将测得的位姿数据与理论数据进行对比并计算出位姿偏差矩阵，如果位姿偏差矩阵超出设定阈值，则服务器1启动位姿调整模块并将计算得的位姿偏差矩阵作为协作机器人6位姿调整动作的输入。

如图4和图5所示，本发明装配方法中所述步骤3)，重力卸载过程是利用导纳控制模式实现协作机器人的柔顺控制，通过机器人末端六维力传感器检测和反馈的交互力，根据期望的目标导纳计算得到位置偏差量，与参考位置叠加计算出期望交互点处的位置信号，然后通过机器人的位置闭环控制器使机器人到达该期望位置，从而实现期望的柔顺特性。

交互力F_ext与位置偏差e之间的二阶微分方程关系式表示为：

M_de″+D_de′+K_de＝F_ext

其中M_d、D_d和K_d分别表示期望的机器人惯量、阻尼和刚度，e表示机器人实际位置x与参考位置x₀之间的偏差，即e＝x-x₀。由位置偏差到交互力之间的传递函数可表示为：

其中G_d(s)为期望阻抗，1/G_d(s)为期望导纳。

Claims (10)

1.基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统，其特征在于，该微重力装配系统包括服务器(1)、激光跟踪仪(2)、顶部六维力传感器(4)、协作机器人(6)、单向力传感器(8)、装配平台(11)及可穿戴设备(10)；其中，主支架(13)上设置有顶部六维力传感器(4)，空间展开机构(3)通过顶部六维力传感器(4)吊装在主支架(13)上；空间展开机构(3)与装配平台(11)之间还设置有单向力传感器(8)，顶部六维力传感器(4)和单向力传感器(8)连接到服务器(1)的数据采集通道，用来监控桁架铰链装配过程中力的变化；

激光跟踪仪(2)、协作机器人(6)、可穿戴设备(10)均与服务器(1)连通，协作机器人(6)夹装桁架铰链进行装配，并根据服务器(1)的指令进行动作调整；

同时，根据激光跟踪仪(2)、顶部六维力传感器(4)、单向力传感器(8)的测量参数，可穿戴设备(10)可视化展示装配工艺和基于增强现实的装配引导，并实时展示装配过程中桁架铰链的位姿坐标和受力状态，来保证协作机器人(6)只保持沿竖直方向上、与桁架铰链及固支工装的总重力相平衡的力。

2.如权利要求1所述的基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统，其特征在于，所述协作机器人(6)固定安装在机器人支撑架(7)上，机器人支撑架(7)采用压板固定的方式固定在所述装配平台(11)上。

3.如权利要求1所述的基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统，其特征在于，所述协作机器人(6)末端装有六维力传感器(5)和夹爪(12)，夹爪(12)末端夹紧固支工装(14)，所述空间展开机构(3)的桁架铰链包括第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)，两组桁架铰链通过螺栓连接到固支工装(14)，第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)与桁架短杆(19)和桁架长杆(20)间隙配合。

4.如权利要求3所述的基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统，其特征在于，所述第一桁架铰链(15)包括第一铰链转轴(16)，第二桁架铰链(17)包括第二铰链转轴(18)，通过所述激光跟踪仪(2)测量每个铰链转轴的两个端面圆心，来确定桁架铰链的空间位姿，在将所述第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)螺栓连接到所述固支工装(14)上前，需要使用激光跟踪仪(2)测量两个铰链转轴的同轴度，保证同轴度≤0.1mm。

5.如权利要求3所述的基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配系统，其特征在于，所述夹爪(12)在夹紧所述固支工装(14)时，其夹紧位置位于所述固支工装(14)中心，夹紧后利用所述激光跟踪仪(2)对紧固在所述固支工装上的所述第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)和所述协作机器人(6)的末端关节进行标定以建立TCP坐标系，标定后所述夹爪(12)保持夹紧状态，在整个装配过程中不松开。

6.一种实施上述微重力装配系统的基于协作机器人和可穿戴设备的微重力装配方法，其特征在于，具体步骤为：

1)位姿调整：将第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)紧固在固支工装(13)上，采用激光跟踪仪(2)确定其同轴度，协作机器人(6)夹紧固支工装(13)，开始执行位姿调整程序，位姿调整过程中采集各个传感器的数据，调整位姿到位后各个传感器受力数据不超限，则进行位姿测量，如果受力超出设定阈值则对桁架短杆(19)和桁架长杆(20)进行修配后再次执行位姿调整；

2)位姿测量：使用激光跟踪仪(2)通过测量第一铰链转轴(16)、第二铰链转轴(18)的端面圆心，确定第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)的空间位姿，并与理论位姿进行对比，如果位姿合格则进行重力卸载，如果位姿不合格则返回位姿调整；

3)重力卸载：采用装在协作机器人(6)末端的六维力传感器(5)采集重力卸载过程中第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)的受力，并监控其他传感器的数据，采用导纳控制模式实现协作机器人(6)末端六维力传感器(5)只保持沿竖直方向上、与桁架铰链及固支工装的总重力相平衡的力，其他方向力和扭矩为零；

4)位姿测量：测量方法如步骤2)所述，测量结果用来判断重力卸载后第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)空间位姿的漂移，并为下一步骤中桁架短杆(19)和桁架长杆(20)的修配过程提供数据指导；

5)结果分析及修配指导：根据步骤4)位姿测量的第一桁架铰链(15)和第二桁架铰链(17)空间位姿信息、骤3)中重力卸载中六维力传感器(5)及单向力传感器(8)的受力数据作为输入，进行结果分析及修配指导，如果受力和位姿都符合要求，则将第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)与桁架短杆(19)和桁架长杆(20)采用紧固胶连接，并配打螺纹孔，安装紧固螺栓完成微重力装配过程，否则需对桁架短杆(19)及桁架长杆(20)进行修配后再次从步骤1)开始重复以上步骤。

7.如权利要求6所述的微重力装配方法，其特征在于，所述步骤1)采用力位混合控制方法，通过优化调姿路径，防止调姿过程中所述第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)、桁架短杆(19)及桁架长杆(20)受力过大，并结合协作机器人的防碰撞功能，能够保护调整过程中工件及人员的安全。

8.如权利要求6所述的微重力装配方法，其特征在于，所述步骤1)、步骤5)中，所述桁架短杆(19)和桁架长杆(20)修配过程中采用可穿戴设备(10)进行修配工艺及参数的可视化展示，将待修配的桁架杆及修配部位和推荐的修磨余量，通过增强现实方式直观的展示给操作工人(9)。

9.如权利要求6所述的微重力装配方法，其特征在于，所述步骤2)、步骤4)中，所述位姿测量采用激光跟踪仪(2)测得的所述第一桁架铰链(15)、第二桁架铰链(17)位姿数据传递给服务器(1)，服务器(1)将测得的位姿数据与理论数据进行对比，并计算出位姿偏差矩阵，如果位姿偏差矩阵超出设定阈值，则服务器(1)启动步骤1)位姿调整并将位姿偏差矩阵作为协作机器人(6)动作指令的数据输入。

10.如权利要求6所述的微重力装配方法，其特征在于，所述步骤3)中重力卸载过程利用导纳控制模式实现协作机器人(6)的柔顺控制，通过六维力传感器(5)检测机器人末端的交互力F_ext，根据期望的目标导纳1/G_d(s)计算得到位置偏差量e，与参考位置叠加计算出期望交互点处的位置信号x_d，然后通过机器人的位置闭环控制器使机器人到达该期望位置，从而实现期望的柔顺特性；

交互力F_ext与位置偏差e之间的二阶微分方程关系式表示为：

M_de″+D_de′+K_de＝F_ext

其中M_d、D_d和K_d分别表示期望的机器人惯量、阻尼和刚度，e表示机器人实际位置x与参考位置x₀之间的偏差，即e＝x-x₀，由位置偏差到交互力之间的传递函数可表示为：

其中G_d(s)为期望阻抗，1/G_d(s)为期望导纳。

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