CN115016344A - 一种基于机器人的汽车配件自动安装控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车自动化生产技术领域，提供了一种基于机器人的汽车配件自动安装控制系统及方法，包括：示教器、控制器和图像传感器；示教器通过无线通信模块与所述控制器连接，图像传感器通过数据线与所述控制器连接，所述示教器和所述控制器与伺服电机连接，伺服电机的输出轴与四轴水平多关节机器人关节轴通过齿轮连接。四轴水平多关节机器人上安装有控制器、伺服电机、图像传感器和四轴水平多关节机器人关节轴。本发明使用四轴水平多关节机器人能够很好的模仿人的双手，通过四轴的设置实现汽车配件的灵活和准确的安装，保证了汽车配件安装的精度，四轴水平多关节机器人结构简单，操作方便，很好的促进了汽车配件安装的机械化和智能化水平。

Description

一种基于机器人的汽车配件自动安装控制系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车自动化生产技术领域，特别涉及一种基于机器人的汽车配件自动安装控制系统及方法。

背景技术

随着社会和科学的迅速发展，机器人在日常的生产和生活中广泛应用，尤其是在汽车生产中，机器人有着得天独厚的技术优势，效率高，精度高。

现有技术一，CN201710421721.3用于汽车加工的机器人工作站用原料分拣及运输系统，该发明包括原料移位导向系统、原料承载系统、机器人工作站站台、分拣管理系统和操作人员终端。自动化高，能够让操作人员彻底离开生产线，从而保证其健康，并且操作简便，工作效率高，同时由于不是一条生产线走到底，加工原料可以根据自身需求快速分拣至各个不同的工作站，效率极高。

现有技术二，CN202110938357.4一种汽车冲压件转运机器人，包括底部机架、移动机构、放置机架以及放置机构，可以解决汽车冲压件在转运过程中存在的汽车冲压件之间发生碰撞以及汽车冲压件转运设备易发生侧翻等问题；在本发明中，当汽车冲压件放置超重时，放置机架下移带动支撑架与连板相互配合通过摩擦块对移动轮进行锁紧，确保移动轮在汽车冲压件放置超重不会移动，涉及的限位圆筒中，通过人工将汽车冲压件放置在限位圆筒中，通过限位支链相互配合使得汽车冲压件在转运过程中保持相对稳定，确保汽车冲压件之间不会因为晃动发生碰撞。

现有技术三，N202110984952.1采用工业机器人的汽车装配站及其工作方法，包括第一底座、第二底座、支撑架、物料台、铰链调整台、上料机器人、移动机器人和拧紧机器人；所述第一底座和所述第二底座相邻设置，所述物料台与所述上料机器人相邻设置；所述抓取机器人上设置有视觉系统，所述移动机器人的末端设置有抓手装置，所述拧紧机器人设置有拧紧系统。采用该装配自动化所占用的生产面积比手工装配完成同样生产任务的工作面积要小得多，代替传统的手工装配和传统的半自动化装配工艺，提高生产效率的同时也代替人工解放劳动力。

目前在汽车配件自动安装中存在智能化水平低，安装路径规划精度低，无安装路径规划纠错功能，导致汽车配件安装不准确。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于机器人的汽车配件自动安装控制系统，包括：示教器、控制器和图像传感器；

所述示教器通过无线通信模块与所述控制器连接，所述图像传感器通过数据线与所述控制器连接，所述示教器和所述控制器与伺服电机连接，所述伺服电机的输出轴与四轴水平多关节机器人关节轴通过齿轮连接。

可选的，所述四轴水平多关节机器人上安装有控制器、伺服电机、图像传感器和四轴水平多关节机器人关节轴；所述伺服电机包括：第一轴伺服电机、第二轴伺服电机、第三轴伺服电机和第四轴伺服电机；

所述四轴水平多关节机器人设置有：基座；

基座设置有第一轴伺服电机，所述第一轴伺服电机安装有第一轴，第一轴与第一臂固定连接，第二臂的一端设置有第二轴伺服电机，第二轴伺服电机安装有第二轴，第二轴与第一臂固定连接，所述第二臂安装设有第三轴伺服电机，所述第三轴伺服电机安装有第三轴，所述第三轴一端连接有主动轮，所述主动轮通过传动件与从动轮连接，所述从动轮固接有螺杆，所述螺杆设有滑动安装架，所述滑动安装架安装有第四轴伺服电机，所述第四轴伺服电机安装有第四轴，第四轴通过联轴器连接有旋转杆。

可选的，图像传感器安装在旋转杆上。

可选的，第一轴伺服电机、第二轴伺服电机、第三轴伺服电机和第四轴伺服电机均集成有编码器，编码器通过输入信号整形模块及信号输出隔离模块与控制器连接；

所述输入信号整形模块，与伺服电机控制器连接，用于对所述编码器的输入信号进行整形，得到整形信号，并将所述整形信号分别传输至所述伺服电机控制器与所述信号输出隔离模块；

所述信号输出隔离模块，与所述信号输出端子和所述编码器输入信号整形模块连接，用于对所述输入信号整形模块输出的所述整形信号进行隔离，得到隔离信号，并将所述隔离信号输出至所述控制器。

本发明基于机器人的汽车配件自动安装控制方法，包括以下步骤：

图像传感器采集汽车配件安装目标的图像，示教器根据该图像进行汽车配件安装路径的规划，通过无线通信模块发送至控制器，控制器向伺服电机和四轴水平多关节机器人关节轴发出执行指令；

示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果向示教器发送软伺服指令；

示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果开启各个四轴水平多关节机器人关节轴的软伺服指令，对汽车配件的安装路径进行补偿修正；

示教器规划汽车配件的安装路径，当出现汽车配件安装目标的尺寸偏差的安装路径时，控制器将检测到伺服电机的工作扭矩大于最大扭矩，此时控制器将软伺服指令发送给示教器；

开启软伺服功能后，根据四轴水平多关节机器人末端安装工具的受力情况和开启软伺服轴的刚性，使四轴水平多关节机器人手臂的实际位置相对示教器中刀尖点有所改变，以实现汽车配件的准确安装；

当走完调节的安装路径后，立即关闭软伺服，继续执行下一段标准汽车配件安装目标的安装路径。

可选的，图像传感器采集汽车配件安装目标的图像，具体包括：

利用图像传感器拍摄得到安装目标的图像，提取安装目标的图像的特征信息，构建清晰字典；

将安装目标的图像在清晰字典中的稀疏表示以及字典更新这两个过程的不断交替，根据稀疏表示结果对清晰字典的每一列进行更新；

通过安装目标的图像的一阶、二阶梯度特征，对一阶、二阶梯度特征进行重叠分块，将每一个安装目标的图像块对应的特征组合成一个向量，计算出相应的高分辨率安装目标的图像块即获得高分辨率安装目标的图像；

利用所述控制器同步处理所述图像传感器各自得到的高分辨率安装目标的图像，以对各个高分辨率安装目标的图像进行识别，对所述高分辨率安装目标的图像进行去重，得到去重后的高分辨率安装目标的图像；

将所述高分辨率安装目标的图像通过数据线传输至所述控制器。

可选的，所述去重，具体包括：

对获得的多个高分辨率安装目标的图像分别基于所述高分辨率安装目标的图像对应的属性进行过滤；所述属性用于表示所述高分辨率安装目标的图像中安装目标的显示质量；

将至少一个高分辨率安装目标的图像中的各所述高分辨率安装目标的图像与控制器预存的至少一个安装目标的图像进行匹配，从待匹配的高分辨率安装目标的图像中解析出属性信息；在控制器中查找与解析出属性信息相匹配的安装目标的图像，得到匹配结果；

根据所述匹配结果确定是否针对所述高分辨率安装目标的图像执行去重操作。

可选的，所述属性包括以下一项或多项：安装目标的直线、弧度和曲线。

可选的，示教器通过无线通信模块与控制器的远程通信方法，具体包括：

建立示教器与控制器之间的点对点无线连接；

所述示教器采用纠错控制算法对汽车配件安装路径的规划数据进行纠错，接收与汽车配件安装路径的规划数据相关联的纠错码指示符；以及响应于所述纠错码指示符指示在所述汽车配件安装路径的规划数据中没检测到错误，处理所述汽车配件安装路径的规划数据，或者响应于所述纠错码指示符指示在所述汽车配件安装路径的规划数据中检测到错误，等待接收纠正的汽车配件安装路径的规划数据；

通过点对点无线连接，向所述控制器发送控制信息，并接收所述控制器的反馈信息。

可选的，其中所述纠错码指示符是在从四轴水平多关节机器人的存储器传送所述汽车配件安装路径的规划数据之前由所述存储器对所述汽车配件安装路径的规划数据执行纠错码算法的结果。

本发明的图像传感器采集汽车配件安装目标的图像，示教器根据该图像进行汽车配件安装路径的规划，通过无线通信模块发送至控制器，控制器向伺服电机和四轴水平多关节机器人关节轴发出执行指令；示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果向示教器发送软伺服指令；示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果开启各个四轴水平多关节机器人关节轴的软伺服指令，从而实现四轴水平多关节机器人空间运动轨迹的弹性功能，更加方便地对汽车配件的安装路径进行补偿修正；示教器规划汽车配件的安装路径，当出现汽车配件安装目标的尺寸偏差的安装路径时，控制器将检测到伺服电机的工作扭矩大于最大扭矩，此时控制器将软伺服指令发送给示教器。开启软伺服功能后，根据四轴水平多关节机器人末端安装工具的受力情况和开启软伺服轴的刚性，使四轴水平多关节机器人手臂的实际位置相对示教器中刀尖点有所改变，以实现汽车配件的准确安装。当走完调节的安装路径后，立即关闭软伺服，继续执行下一段标准汽车配件安装目标的安装路径，这时机器人手臂会自动回到原先示教轨迹上，不影响后续汽车配件安装。

本发明使用四轴水平多关节机器人能够很好的模仿人的双手，通过四轴的设置实现汽车配件的灵活和准确的安装，保证了汽车配件安装的精度，四轴水平多关节机器人结构简单，操作方便，很好的促进了汽车配件安装的机械化和智能化水平；示教器的设置，实现了汽车配件的安装路径的调整，通过软伺服指令能够让汽车配件准确的安装，不会因为汽车配件安装目标的尺寸有小的差别导致汽车配件安装不到位或无法安装，保证了自动化安装的顺利进行；图像传感器对汽车配件安装目标实施采集，为示教器规划的安装路径提供参考，确保汽车配件安装无误。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中基于机器人的汽车配件自动安装控制系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中四轴水平多关节机器人的结构示意图。

图3为本发明实施例中基于机器人的汽车配件自动安装控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。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申请中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于机器人的汽车配件自动安装控制系统，包括：示教器1、无线通信模块2、控制器3、伺服电机4、图像传感器5和四轴水平多关节机器人关节轴6。

四轴水平多关节机器人上安装有控制器3、伺服电机4、图像传感器5和四轴水平多关节机器人关节轴6，示教器1通过无线通信模块2与控制器3连接，示教器1和控制器3与伺服电机4连接，图像传感器5通过数据线与控制器3连接，伺服电机4与四轴水平多关节机器人关节轴6轴连接。

方案的工作原理和有益效果为：图像传感器采集汽车配件安装目标的图像，示教器根据该图像进行汽车配件安装路径的规划，通过无线通信模块发送至控制器，控制器向伺服电机和四轴水平多关节机器人关节轴发出执行指令；示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果向示教器发送软伺服指令；示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果开启各个四轴水平多关节机器人关节轴的软伺服指令，从而实现四轴水平多关节机器人空间运动轨迹的弹性功能，更加方便地对汽车配件的安装路径进行补偿修正；示教器规划汽车配件的安装路径，当出现汽车配件安装目标的尺寸偏差的安装路径时，控制器将检测到伺服电机的工作扭矩大于最大扭矩，此时控制器将软伺服指令发送给示教器。开启软伺服功能后，根据四轴水平多关节机器人末端安装工具的受力情况和开启软伺服轴的刚性，使四轴水平多关节机器人手臂的实际位置相对示教器中刀尖点有所改变，以实现汽车配件的准确安装。当走完调节的安装路径后，立即关闭软伺服，继续执行下一段标准汽车配件安装目标的安装路径，这时机器人手臂会自动回到原先示教轨迹上，不影响后续汽车配件安装。

本发明使用四轴水平多关节机器人能够很好的模仿人的双手，通过四轴的设置实现汽车配件的灵活和准确的安装，保证了汽车配件安装的精度，四轴水平多关节机器人结构简单，操作方便，很好的促进了汽车配件安装的机械化和智能化水平；示教器的设置，实现了汽车配件的安装路径的调整，通过软伺服指令能够让汽车配件准确的安装，不会因为汽车配件安装目标的尺寸有小的差别导致汽车配件安装不到位或无法安装，保证了自动化安装的顺利进行；图像传感器对汽车配件安装目标实施采集，为示教器规划的安装路径提供参考，确保汽车配件安装无误。

实施例2

如图2所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的四轴水平多关节机器人设置有：基座；基座设置有第一轴伺服电机7，所述第一轴伺服电机7安装有第一轴8，第一轴8与第一臂9固定连接，第二臂12的一端设置有第二轴伺服电机10，第二轴伺服电机10安装有第二轴11，第二轴11与第一臂9固定连接，所述第二臂12安装设有第三轴伺服电机13，所述第三轴伺服电机13安装有第三轴23，所述第三轴23一端连接有主动轮22，所述主动轮22通过传动件21与从动轮20连接，所述从动轮20固接有螺杆14，所述螺杆14设有滑动安装架15，所述滑动安装架15安装有第四轴伺服电机16，所述第四轴伺服电机16安装有第四轴17，第四轴17通过联轴器18连接有旋转杆19。伺服电机4包括：第一轴伺服电机7、第二轴伺服电机10、第三轴伺服电机13和第四轴伺服电机16。图像传感器5安装在旋转杆19上。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明能提供三个水平转动动量及一直唯一动量，各机械臂能拆卸安装不同长度的机械臂，满足不同生产的需要，且机械臂的移动采用直线移动。

实施例3

在实施例2的基础上，本发明实施例提供的第一轴伺服电机7、第二轴伺服电机10、第三轴伺服电机13和第四轴伺服电机16均集成有编码器，编码器通过输入信号整形模块及信号输出隔离模块与控制器3连接；

所述输入信号整形模块，与伺服电机控制器连接，用于对所述编码器的输入信号进行整形，得到整形信号，并将所述整形信号分别传输至所述伺服电机控制器与所述信号输出隔离模块；

所述信号输出隔离模块，与所述信号输出端子和所述编码器输入信号整形模块连接，用于对所述输入信号整形模块输出的所述整形信号进行隔离，得到隔离信号，并将所述隔离信号输出至所述控制器3。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明的编码器通过输入信号整形模块及信号输出隔离模块与控制器连接，解决了现有技术伺服电机控制器和控制器的电源在一起接地时，受到周围环境对它的干扰，导致四轴水平多关节机器人易受电磁干扰，影响四轴水平多关节机器人的正常运行的技术问题。本发明的伺服电机集成有编码器，同轴度误差小，无需使用带轮传递动力，不会引入带轮副传动误差，提高测量精度。本发明的编码器设置进一步提升了四轴水平多关节机器人控制的精度，为汽车配件的安装提供了技术保障，同时保证了汽车配件的准确安装。

实施例4

如图3所示，在实施例1-实施例3的基础上，本发明实施例提供的基于机器人的汽车配件自动安装控制方法包括以下步骤：

S301：图像传感器采集汽车配件安装目标的图像，示教器根据该图像进行汽车配件安装路径的规划，通过无线通信模块发送至控制器，控制器向伺服电机和四轴水平多关节机器人关节轴发出执行指令；

S302：示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果向示教器发送软伺服指令；

S303：示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果开启各个四轴水平多关节机器人关节轴的软伺服指令，对汽车配件的安装路径进行补偿修正；

S304：示教器规划汽车配件的安装路径，当出现汽车配件安装目标的尺寸偏差的安装路径时，控制器将检测到伺服电机的工作扭矩大于最大扭矩，此时控制器将软伺服指令发送给示教器；

S305：开启软伺服功能后，根据四轴水平多关节机器人末端安装工具的受力情况和开启软伺服轴的刚性，使四轴水平多关节机器人手臂的实际位置相对示教器中刀尖点有所改变，以实现汽车配件的准确安装；

S306：当走完调节的安装路径后，立即关闭软伺服，继续执行下一段标准汽车配件安装目标的安装路径。

上述技术方案有益效果为：本发明的刀尖点(Tool Center Point，TCP)折叠式工具座标系是四轴水平多关节机器人运动的基准，四轴水平多关节机器人的工具坐标系是由工具中心点TCP与坐标方位组成，四轴水平多关节机器人连动时，TCP是必需的。本发明通过图像传感器采集汽车配件安装目标的图像，发送至示教器，便于示教器对汽车配件的安装路径进行规划，该图像为实时采集，提高了示教器安装路径的准确性和精度，使得汽车配件能够准确安装；采用示教器能够实现四轴水平多关节机器人的手动操控，提高操控的灵活性，实现了四轴水平多关节机器人的操作模式从示教模式和无限制操作之间相互切换，同时很便捷的实现新程序的测试，便于发现新程序的缺陷，为提高汽车配件的安装准确度提供保障；示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果向示教器发送软伺服指令，对汽车配件的安装路径进行补偿修正，当安装目标出现偏差时，四轴水平多关节机器人根据该软伺服指令也能实现汽车配件的精准安装，保证了安装的流畅性以及智能化水平。

实施例5

在实施例4的基础上，本发明实施例提供的图像传感器采集汽车配件安装目标的图像，具体包括：

利用图像传感器拍摄得到安装目标的图像，提取安装目标的图像的特征信息，构建清晰字典；

将安装目标的图像在清晰字典中的稀疏表示以及字典更新这两个过程的不断交替，根据稀疏表示结果对清晰字典的每一列进行更新；

通过安装目标的图像的一阶、二阶梯度特征，对一阶、二阶梯度特征进行重叠分块，将每一个安装目标的图像块对应的特征组合成一个向量，计算出相应的高分辨率安装目标的图像块即获得高分辨率安装目标的图像；

利用所述控制器同步处理所述图像传感器各自得到的高分辨率安装目标的图像，以对各个高分辨率安装目标的图像进行识别，对所述高分辨率安装目标的图像进行去重，得到去重后的高分辨率安装目标的图像；

将所述高分辨率安装目标的图像通过数据线传输至所述控制器。

上述技术方案的有益效果为：本发明利用图像传感器拍摄得到安装目标的图像，获得高分辨率安装目标的图像，提高了图像传感器获取安装目标的图像的清晰度，为示教器提供了准确的图像数据，便于作出高精度的汽车配件的安装路径规划；本发明对高分辨率安装目标的图像进行去重，减少了输入控制器的安装目标的图像数量，减轻了控制器和示教器的工作强度，节约了能耗。

实施例6

在实施例5的基础上，本发明实施例提供的去重，具体包括：

对获得的多个高分辨率安装目标的图像分别基于所述高分辨率安装目标的图像对应的属性进行过滤；所述属性用于表示所述高分辨率安装目标的图像中安装目标的显示质量；

将至少一个高分辨率安装目标的图像中的各所述高分辨率安装目标的图像与控制器预存的至少一个安装目标的图像进行匹配，从待匹配的高分辨率安装目标的图像中解析出属性信息；在控制器中查找与解析出属性信息相匹配的安装目标的图像，得到匹配结果；

根据所述匹配结果确定是否针对所述高分辨率安装目标的图像执行去重操作。

所述属性包括以下一项或多项：安装目标的直线、弧度和曲线等。

上述技术方案的有益效果为：本发明对获得的多个高分辨率安装目标的图像分别基于所述高分辨率安装目标的图像对应的属性进行过滤；从待匹配的高分辨率安装目标的图像中解析出属性信息；在控制器中查找与解析出属性信息相匹配的安装目标的图像，将图像传感器的安装目标图像进行过滤和匹配，进一步提高安装目标图像处理的精度，有利于减少废品率，为后面的汽车配件安装提供准确的数据基础，通过匹配的处理，使得去重更加的高效，避免误操作，对四轴水平多关节机器人的执行能够有效反馈。

实施例7

在实施例4的基础上，本发明实施例提供的示教器通过无线通信模块与控制器的远程通信方法，具体包括：

建立示教器与控制器之间的点对点无线连接；

所述示教器采用纠错控制算法对汽车配件安装路径的规划数据进行纠错，接收与汽车配件安装路径的规划数据相关联的纠错码指示符；以及响应于所述纠错码指示符指示在所述汽车配件安装路径的规划数据中没检测到错误，处理所述汽车配件安装路径的规划数据，或者响应于所述纠错码指示符指示在所述汽车配件安装路径的规划数据中检测到错误，等待接收纠正的汽车配件安装路径的规划数据；

通过点对点无线连接，向所述控制器发送控制信息，并接收所述控制器的反馈信息；

其中所述纠错码指示符是在从四轴水平多关节机器人的存储器传送所述汽车配件安装路径的规划数据之前由所述存储器对所述汽车配件安装路径的规划数据执行纠错码算法的结果。

上述技术方案的有益效果为：本发明的示教器与四轴水平多关节机器人的控制器通过无线连接，实现了四轴水平多关节机器的远程控制，省去了布线的繁琐，减少了企业的投入成本，提高了控制的精度；由于示教器和控制器为无线连接，为进一步提高控制器的处理效率，改善存储器的等待时间，采用对汽车配件安装路径的规划数据进行纠错，保证了汽车配件安装路径的规划数据的正确率。

实施例8

在实施例7的基础上，本发明实施例提供的建立示教器与控制器之间的点对点无线连接中采用模糊C均值聚类算法对汽车配件安装路径的规划数据进行聚类，得到分离的噪声的汽车配件安装路径的规划数据；采用模糊C均值聚类算法进行聚类时，根据聚类有效性指标进行评分，计算聚类有效性函数，自适应确定最佳聚类类别数；

所述聚类有效性指标包括类内紧密性指标J以及类间分离性指标K，其中类内紧密性指标J表征类内样本的紧聚程度，类内紧密性指标J越小，类内样本的紧聚程度越高，各子类内样本点越相似，其计算公式如式：

类间分离性指标K表征类与类之间的分散程度，类间分离性指标K越大，类与类之间的分散程度越大，类间样本点的差异性越大，其计算公式如式：

其中，N为样本个数，c为聚类数，μ_ij为第i个点与第j个分类簇之间的隶属关系；

聚类有效性函数f根据类内紧密性指标J以及类间分离性指标K，寻求紧致性最小且分离性最大的最佳聚类分类数c，其计算公式如式：

聚类有效性函数f的最小值对应最佳的聚类数c，即可自适应确定最佳聚类数。

上述技术方案有益效果为：本发明通过采用模糊C均值聚类算法对汽车配件安装路径的规划数据进行聚类，得到分离的噪声的汽车配件安装路径的规划数据，提高了汽车配件安装路径的规划数据的准确性，确保了传输规划数据能够完整和安全的传输，使得四轴水平多关节机器人很好的执行安装路径，实现汽车配件的精准安装，为提高汽车配件安装的智能化水平有很大的促进作用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于机器人的汽车配件自动安装控制系统，其特征在于，包括：示教器、控制器和图像传感器；

所述示教器通过无线通信模块与所述控制器连接，所述图像传感器通过数据线与所述控制器连接，所述示教器和所述控制器与伺服电机连接，所述伺服电机的输出轴与四轴水平多关节机器人关节轴通过齿轮连接。

2.如权利要求1所述的基于机器人的汽车配件自动安装控制系统，其特征在于，四轴水平多关节机器人上安装有控制器、伺服电机、图像传感器和四轴水平多关节机器人关节轴；所述伺服电机包括：第一轴伺服电机、第二轴伺服电机、第三轴伺服电机和第四轴伺服电机；

所述四轴水平多关节机器人设置有：基座；

基座设置有第一轴伺服电机，所述第一轴伺服电机安装有第一轴，第一轴与第一臂固定连接，第二臂的一端设置有第二轴伺服电机，第二轴伺服电机安装有第二轴，第二轴与第一臂固定连接，所述第二臂安装设有第三轴伺服电机，所述第三轴伺服电机安装有第三轴，所述第三轴一端连接有主动轮，所述主动轮通过传动件与从动轮连接，所述从动轮固接有螺杆，所述螺杆设有滑动安装架，所述滑动安装架安装有第四轴伺服电机，所述第四轴伺服电机安装有第四轴，第四轴通过联轴器连接有旋转杆。

3.如权利要求2所述的基于机器人的汽车配件自动安装控制系统，其特征在于，图像传感器安装在旋转杆上。

4.如权利要求1所述的基于机器人的汽车配件自动安装控制系统，其特征在于，第一轴伺服电机、第二轴伺服电机、第三轴伺服电机和第四轴伺服电机均集成有编码器，编码器通过输入信号整形模块及信号输出隔离模块与控制器连接；

所述输入信号整形模块，与伺服电机控制器连接，用于对所述编码器的输入信号进行整形，得到整形信号，并将所述整形信号分别传输至所述伺服电机控制器与所述信号输出隔离模块；

所述信号输出隔离模块，与所述信号输出端子和所述编码器输入信号整形模块连接，用于对所述输入信号整形模块输出的所述整形信号进行隔离，得到隔离信号，并将所述隔离信号输出至所述控制器。

5.一种基于机器人的汽车配件自动安装控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

图像传感器采集汽车配件安装目标的图像，示教器根据该图像进行汽车配件安装路径的规划，通过无线通信模块发送至控制器，控制器向伺服电机和四轴水平多关节机器人关节轴发出执行指令；

示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果向示教器发送软伺服指令；

示教器接收伺服电机反馈的运行参数，并将阈值参数一同发送给控制器，控制器对运行参数、阈值参数进行比较，并根据比较结果开启各个四轴水平多关节机器人关节轴的软伺服指令，对汽车配件的安装路径进行补偿修正；

示教器规划汽车配件的安装路径，当出现汽车配件安装目标的尺寸偏差的安装路径时，控制器将检测到伺服电机的工作扭矩大于最大扭矩，此时控制器将软伺服指令发送给示教器；

开启软伺服功能后，根据四轴水平多关节机器人末端安装工具的受力情况和开启软伺服轴的刚性，使四轴水平多关节机器人手臂的实际位置相对示教器中刀尖点有所改变，以实现汽车配件的准确安装；

当走完调节的安装路径后，立即关闭软伺服，继续执行下一段标准汽车配件安装目标的安装路径。

6.如权利要求5所述的基于机器人的汽车配件自动安装控制方法，其特征在于，图像传感器采集汽车配件安装目标的图像，具体包括：

利用图像传感器拍摄得到安装目标的图像，提取安装目标的图像的特征信息，构建清晰字典；

将安装目标的图像在清晰字典中的稀疏表示以及字典更新这两个过程的不断交替，根据稀疏表示结果对清晰字典的每一列进行更新；

通过安装目标的图像的一阶、二阶梯度特征，对一阶、二阶梯度特征进行重叠分块，将每一个安装目标的图像块对应的特征组合成一个向量，计算出相应的高分辨率安装目标的图像块即获得高分辨率安装目标的图像；

利用所述控制器同步处理所述图像传感器各自得到的高分辨率安装目标的图像，以对各个高分辨率安装目标的图像进行识别，对所述高分辨率安装目标的图像进行去重，得到去重后的高分辨率安装目标的图像；

将所述高分辨率安装目标的图像通过数据线传输至所述控制器。

7.如权利要求6所述的基于机器人的汽车配件自动安装控制方法，其特征在于，所述去重，具体包括：

对获得的多个高分辨率安装目标的图像分别基于所述高分辨率安装目标的图像对应的属性进行过滤；所述属性用于表示所述高分辨率安装目标的图像中安装目标的显示质量；

将至少一个高分辨率安装目标的图像中的各所述高分辨率安装目标的图像与控制器预存的至少一个安装目标的图像进行匹配，从待匹配的高分辨率安装目标的图像中解析出属性信息；在控制器中查找与解析出属性信息相匹配的安装目标的图像，得到匹配结果；

根据所述匹配结果确定是否针对所述高分辨率安装目标的图像执行去重操作。

8.如权利要求7所述的基于机器人的汽车配件自动安装控制方法，其特征在于，所述属性包括以下一项或多项：安装目标的直线、弧度和曲线。

9.如权利要求5所述的基于机器人的汽车配件自动安装控制方法，其特征在于，示教器通过无线通信模块与控制器的远程通信方法，具体包括：

建立示教器与控制器之间的点对点无线连接；

所述示教器采用纠错控制算法对汽车配件安装路径的规划数据进行纠错，接收与汽车配件安装路径的规划数据相关联的纠错码指示符；以及响应于所述纠错码指示符指示在所述汽车配件安装路径的规划数据中没检测到错误，处理所述汽车配件安装路径的规划数据，或者响应于所述纠错码指示符指示在所述汽车配件安装路径的规划数据中检测到错误，等待接收纠正的汽车配件安装路径的规划数据；

通过点对点无线连接，向所述控制器发送控制信息，并接收所述控制器的反馈信息。

10.如权利要求9所述的基于机器人的汽车配件自动安装控制方法，其特征在于，其中所述纠错码指示符是在从四轴水平多关节机器人的存储器传送所述汽车配件安装路径的规划数据之前由所述存储器对所述汽车配件安装路径的规划数据执行纠错码算法的结果。

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