CN118650423B

CN118650423B - 一种位姿可调的阀门装配机器人及其使用方法

Info

Publication number: CN118650423B
Application number: CN202410977810.6A
Authority: CN
Inventors: 强红宾; 党磊; 刘凯磊; 康绍鹏; 杨静; 王联; 廖湘平
Original assignee: Jiangsu University of Technology
Current assignee: Jiangsu University of Technology
Priority date: 2024-07-19
Filing date: 2024-07-19
Publication date: 2025-04-04
Anticipated expiration: 2044-07-19
Also published as: CN118650423A

Abstract

本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及一种位姿可调的阀门装配机器人及其使用方法。本发明的阀门装配机器人包括底板、安装在底板上的三自由度并联机构、与三自由度并联机构的输出端转动连接的动平台、安装在动平台上的用于对待装配阀体进行定位压紧的定位撑紧装置和上支撑压紧装置、以及设置在地面上用于对待装配阀体上支撑进行夹取安装的机械手。本发明的阀门装配机器人在将阀门上支撑装配到阀体上时，设计三自由度并联机构对阀体位姿进行调整，使得阀体与阀门上支撑能够精准的孔位对齐，利用机械手对阀门上支撑进行放置和螺钉紧固，解决现有技术中阀体与阀门上支撑之间因装配误差造成的介质泄漏的问题，延长阀门使用寿命。

Description

一种位姿可调的阀门装配机器人及其使用方法

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及一种位姿可调的阀门装配机器人及其使用方法。

背景技术

阀门一般包括阀体和安装在阀体上的阀门上支撑，多用于供水、供暖、供气系统中，是一种控制气体或液体在管路中通断的常用设备。

现有技术中，阀门的装配工序大多采用纯人工或机械辅助来实现，人工搬动阀门上支撑或辅助工装搬运定位撑紧装置，将阀门上支撑搬运至阀体上，手动旋拧螺钉将阀门上支撑与阀体安装固定，这种装配方式对于人身安全存在较高的危险系数且装配效率、装配精度较低，且人工装配存在较大的装配误差，阀门上支撑孔位与对应的阀体孔位很难精准对位，在阀门使用过程中易出现密封性不高，介质泄漏的情况。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的装配效率较低、阀门上支撑孔位与对应的阀体孔位很难精准对位出现密封性不高的缺陷，提供了一种能够对阀块进行位姿调整、与阀门上支撑孔位精准定位的位姿可调的阀门装配机器人及其使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

作为第一个方面，一种位姿可调的阀门装配机器人，包括底板、安装在所述底板上的三自由度并联机构、与所述三自由度并联机构的输出端转动连接的动平台、安装在所述动平台上的用于对待装配阀体进行定位压紧的定位撑紧装置和上支撑压紧装置、以及设置在地面上用于对待装配阀体上支撑进行夹取安装的机械手；

所述三自由度并联机构包括结构相同的三个位姿调整组件，分别为第一位姿调整组件、第二位姿调整组件以及第三位姿调整组件；所述第一位姿调整组件与所述第二位姿调整组件对称设置，且均与所述第三位姿调整组件在水平面上垂直；

所述位姿调整组件包括：固定安装在所述底板上的底座；

定长约束链组件，所述定长约束链组件的一端与底座转动连接，另一端与所述动平台转动连接；

驱动支链组件，所述驱动支链组件改变所述动平台相对于所述底板在竖直方向上的距离；所述驱动支链组件的固定端与所述底板转动连接，其伸缩端与所述动平台转动连接；

通过三个所述驱动支链组件的位移变化和三个所述定长约束链组件的约束，对设置在所述动平台上的待装配阀体进行位姿调节；在初始状态下，三个所述驱动支链组件的固定端围设成三角形结构，三个所述驱动支链组件的伸缩方向均垂直于所述底板；三个所述定长约束链组件在空间内组成的平面在水平面上。

进一步地，所述动平台呈三角形结构，所述定长约束链组件包括一端通过关节轴承与所述底座转动连接，另一端通过关节轴承与所述动平台的顶点转动安装的定长约束杆。

进一步地，所述驱动支链组件包括：

驱动液压缸，固定端通过下支撑组件转动安装在所述底座上，所述驱动液压缸的伸缩端通过上支撑组件与所述动平台的顶点转动安装；

第一比例伺服阀，安装在所述驱动液压缸上，用于调整所述驱动液压缸的流量。

进一步地，所述驱动支链组件的驱动位移计算具体包括：

三个所述驱动支链组件的驱动位移计算具体包括：

以所述动平台的中心为原点O，设定动平台运动坐标系(X_P，Y_P，Z_P)；以底板的中心为原点O1，设定定平台坐标系(X_L，Y_L，Z_L)；所述定平台坐标系与笛卡尔坐标系(x,y,z)平行；

对所述三自由度并联稳定平台进行运动学分析，获得运动螺旋系S为：

式中，P_z表示动平台沿着z轴的移动，R_x表示动平台绕着x轴的转动，R_y表示动平台绕着y轴的转动；

根据上述运动螺旋系，所述三自由度并联机构包括一个垂荡移动自由度、横摇转动自由度以及纵摇转动自由度，垂荡移动自由度为沿z轴的移动的o_z；横摇转动自由度和纵摇转动自由度分别为动平台绕x、y轴的转动θ_x＝γ、θ_y＝β；

根据定长约束杆位置建立约束方程：

式中，l_m表示定长约束杆长度，F_i(i＝1,2,3),D_i(i＝1,2,3)分别为定长约束杆与动平台、定平台连接关节轴承中心点，其在定平台坐标系下的位置为(F_ix，F_iy，F_iz)、(D_ix，D_iy，D_iz)。

采用并联机构逆运动结合上述约束方程对三个所述驱动支链组件位移求解：

根据已知动平台的位姿，求解三个所述驱动支链组件长度输入量(l₁，l₂，l₃):

式中，R_a表示动平台铰点外接圆半径，R_b表示定平台铰点外接圆半径，η_i(i＝1，2，3)表示各铰点与x轴夹角，H为动平台、定平台之间的初始竖直距离，r_ij表示动坐标系(X_P，Y_P，Z_P)相对定坐标系(X_L，Y_L，Z_L)转动变换矩阵中的第i行第j列对应数值，η_i表示各铰点与x轴夹角，其中，i＝1,2,3；

将上述求解的所述驱动支链组件长度减去所述驱动支链组件的初始长度即为驱动液压缸对应的液压杆伸缩位移。

根据已知动平台的位姿，求解三个所述驱动支链组件长度输入量(l₁，l₂，l₃)，具体包括以下计算：

步骤1，构建动坐标系(X_P，Y_P，Z_P)相对定坐标系(X_L，Y_L，Z_L)的转动的变换矩阵由三个RPY角γ，β和α组成，分别绕笛卡尔坐标系(x,y,z)中的x轴，y轴和z轴旋转，这里的x轴，y轴和z轴分别与定坐标系(X_L，Y_L，Z_L)中的x轴，y轴和z轴平行，变换矩阵表示为：

式中，s表示sin，c表示cos。

步骤2，设定动平台与所述驱动支链组件铰点B_i的坐标，同时设定底板即动平台与所述驱动支链组件铰点A_i的坐标；

作为一种实施方式，动平台13和对应的底板即定平台均为等边三角形，各边对应的圆心角θ_a＝θ_b＝2п/3；其中铰点A_i在定坐标系(X_L，Y_L，Z_L)中的坐标为a_i，铰点B_i在动坐标系(X_P，Y_P，Z_P)中的坐标为b_i，其数学表达式为：

a_i＝[R_a cosη_i R_a sinη_i 0]

b_i＝[R_b cosη_i R_b sinη_i 0]

η_i＝2π(i-3)/3+π/2，i＝1，2，3

式中，R_a表示动平台铰点外接圆半径，R_b表示定平台铰点外接圆半径，η_i(i＝1，2，3)表示各铰点与x轴夹角；

步骤3，计算驱动支链组件长度矢量，具体计算如下：定平台U副中心点A_i在定坐标系(X_L，Y_L，Z_L)下的位置矢量为^LA_i为：

^LA_i＝(A_ix A_iy A_iz)^T；

动平台S副球铰中心位置B_i在动坐标系(X_P，Y_P，Z_P)下的位置矢量为^PB_i为：

^PB_i＝(B_ix B_iy B_iz)^T；

动坐标系原点O在动坐标系(X_P，Y_P，Z_P)下的位置矢量在定坐标系(X_L，Y_L，Z_L)下的位置矢量为^LO_P为：

^LO_P＝(^LO_Px ^LO_Py ^LO_Pz)^T＝(x y z+H)^T；

式中，H表示动平台、定平台之间的初始竖直距离；

第i条驱动支链组件长度矢量为：

进一步地，所述上支撑压紧装置包括固定安装在所述动平台上的压紧基座、通过竖直滑动模组滑动设置在所述压紧基座上的可调支架、安装在所述可调支架上的压紧液压缸、与所述压紧液压缸的伸缩端通过回转销轴转动连接的上压紧臂、与所述上压紧臂的输出端的上压盘以及安装在所述压紧液压缸上用于控制所述压紧液压缸流量的第二比例伺服阀；

所述上压紧臂包括平行设置在所述可调支架上的主动杆和从动杆、与所述主动杆和从动杆末端转动连接的小臂驱动杆；所述压紧液压缸的伸缩端通过回转销轴与所述主动杆转动连接，所述上压盘固定安装在所述小臂驱动杆的末端。

进一步地，所述定位撑紧装置包括对称设置在所述动平台上的两个定位撑紧机构，分别为左定位撑紧机构和右定位撑紧机构；

所述定位撑紧机构包括固定安装在所述动平台上的侧定位基座、通过水平移动模组滑动安装在所述侧定位基座上的六爪卡盘基座、安装在所述六夹爪卡盘基座上的六爪卡盘模组；所述左定位撑紧机构上的水平移动模组和右定位撑紧机构的水平移动模组带动所述六爪卡盘模组固定定位待装配阀体。

进一步地，所述机械手包括固定设置在地面或放置平台上的底盘、转动安装在所述底盘上的肩部机构、依次与所述肩部机构转动安装的大臂机构、肘关节机构、小臂机构、腕部机构以及机械手工具模块；

所述机械手工具模块包括安装在所述执行机构转换机构上的气动夹具和通过连接座固定安装在所述执行机构转换机构上的电批。

进一步地，还包括数据采集模块和用于分析控制的控制模块；

所述数据采集模块包括安装在所述定位撑紧装置上的第一力传感器、安装在所述上支撑压紧装置上第二力传感器以及安装在所述上支撑压紧装置上的视觉传感器；所述第一力传感器用于检测所述六爪卡盘模组撑开力数据，所述控制模块接收撑开力数据，与预定数值对比，判断阀体在所述动平台上的是否处于撑紧固定状态；所述第二力传感器用于采集所述上支撑压紧装置作用在阀体上支撑上的压力值；所述视觉传感器用于实时采集图像信息，所述控制模块接收图像信息，判断所述机械手末端与待装配阀体孔位对齐。

作为第二个方面，根据上述一种位姿可调的阀门装配机器人的使用方法，包括以下步骤：

A1.将待装配阀体吊放到动平台上；

A2.对待装配阀体进行预固定；即启动左定位撑紧机构和右定位撑紧机构上的水平移动模组，带动六爪卡盘基座向待装配阀体移动，直至左定位撑紧机构和右定位撑紧机构均与待装配阀体抵接，所述水平移动模组自锁；

A3.将待装配阀体进行撑紧固定；即启动六爪卡盘模组带动卡爪撑开，第一力传感器所测定数值达到预定数值后，六爪卡盘模组自锁，此时待装配阀体在动平台上处于撑紧固定状态；

A4.对待装配阀体与阀门上支撑进行孔位调姿；即通过机械手夹取阀门上支撑移动至阀体安装表面正上方，控制模块通过接收到的视觉传感器实时采集的图像信息，控制三自由度并联机构运动对待装配阀体进行位姿调整，直至所述待装配阀体与对应的阀门上支撑孔位对齐；

A5.将阀门上支撑与待装配阀体压紧、装配；启动上支撑压紧装置将阀门上支撑与待装配阀体进行压紧，旋转机械手，通过电批对阀门上支撑与待装配阀体进行螺钉预紧、拧紧操作；

A6.阀门出站及初始化操作。

具体地，所述阀门出站及初始化操作具体包括以下步骤：

A601.机械手回转至初始位置；

A602.上支撑压紧装置与阀门脱离，回转至初始位置；

A603.控制三自由度并联机构将动平台调平，启动定位撑紧装置的水平移动模组移动与阀门脱离,使得阀门处于可移动状态；

A604.通过吊装设备将阀门移动至指定地点。

本发明的一种位姿可调的阀门装配机器人及其使用方法的有益效果是：

本发明的阀门装配机器人在将阀门上支撑装配到阀体上时，设计三自由度并联机构对阀体位姿进行调整，使得阀体与阀门上支撑能够精准的孔位对齐，利用机械手对阀门上支撑进行放置和螺钉紧固，从而实现阀体与阀门上支撑之间的孔位完全对齐，解决现有技术中阀体与阀门上支撑之间因装配误差造成的介质泄漏的问题，延长阀门使用寿命。本发明的三自由度并联机构设置有三个定长约束链组件和三个驱动支链组件，在初始状态下，三个驱动支链组件的固定端围设成三角形结构，三个驱动支链组件的伸缩方向均垂直于底板，三个定长约束链组件在空间内组成的平面在水平面上，整个三自由度并联机构构成高速度、高负载能力、无误差累计的3UPS/3SS结构，通过调整三个驱动支链组件的位移带动动平台运动，达到对待安装阀体调姿的目的，整个结构紧凑、灵活度和稳定性较高、可满足大型阀门装配需求。避免了装配过程中人工搬动所带来的危险性。

本发明采用六自由度机械手配合三自由度并联机构对阀门进行装配，有效的减少机械手的工作空间同时提高了阀门上支撑与阀体孔位对齐效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例的阀门装配机器人的立体图。

图2是本发明实施例的三自由度并联稳定平台的结构示意图。

图3是本发明实施例的三自由度并联稳定平台的部分结构示意图

图4是本发明实施例的驱动支链组件的结构示意图。

图5是本发明实施例的约束支链组件的结构示意图。

图6是本发明实施例的三自由度并联稳定平台的计算简图

图7是本发明实施例的定位撑紧机构的结构示意图。

图8是本发明实施例的六爪卡盘模组的细节图。

图9是本发明实施例的水平移动模组的结构示意图。

图10是本发明实施例的上支撑压紧装置的结构示意图。

图11是本发明实施例的阀门的结构示意图。

图12是本发明实施例的机械手的结构示意图。

图13是本发明实施例阀门装配机器人的使用方法流程图。

图14是本发明实施例的工作流程图。

图15是本发明实施例的控制流程图.

图中:1、三自由度并联稳定平台，11、底板，12、三自由度并联机构，121、第一位姿调整组件，122、第二位姿调整组件，123、第三位姿调整组件，1211、底座，1212、定长约束链组件，12121、定长约束杆，12122、关节轴承，1213、驱动支链组件，12131、驱动液压缸，12132、第一比例伺服阀，13、动平台，14、定位撑紧装置，141、定位撑紧机构，1411、侧定位基座，1412，水平移动模组，14121、水平伺服电机，14122、水平丝杆螺母副，14123，水平导轨，14124、水平滑块，1413、六爪卡盘基座，1414、六爪卡盘模组，14141、卡爪伺服电机，14142、卡爪，15、上支撑压紧装置，151、压紧基座，152、竖直滑动模组，153、可调支架，154、压紧液压缸，155、回转销轴，156、上压紧臂，1561、主动杆，1562、从动杆，1563、小臂驱动杆，157、上压盘，158、第二比例伺服阀，2、机械手，21、底盘，22、肩部机构，23、大臂机构，24、肘关节机构，25、小臂机构，26、腕部机构，27、机械手工具模块，271，气动夹具，272、电批，28、执行机构转换机构，3、阀门，31、待装配阀体，32、阀门上支撑，41、第一力传感器，42、第二力传感器，43、视觉传感器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。应当知道的是，在机构学中，C是代表圆柱副，R是代表转动副，P是代表移动副，S是代表球副，U是代表虎克铰，SS指两端都是球副的定长连杆，后续不再赘述。

如图1-图12所示的本发明的一种位姿可调的阀门装配机器人的具体实施例，包括用于放置待装配阀体31的三自由度并联稳定平台1和用于阀门上支撑32进行夹取安装的机械手2，三自由度并联稳定平台1包括底板11、安装在底板11上的三自由度并联机构12、与三自由度并联机构12的输出端转动连接的动平台13、安装在动平台13上的用于对待装配阀体31进行定位压紧的定位撑紧装置14和上支撑压紧装置15。其中，三自由度并联机构12包括结构相同的三个位姿调整组件，分别为第一位姿调整组件121、第二位姿调整组件122以及第三位姿调整组件123；第一位姿调整组件121与第二位姿调整组件122对称设置，且均与第三位姿调整组件123在水平面上垂直。

本实施例中，位姿调整组件包括固定安装在底板11上的底座1211、安装在底座1211上的定长约束链组件1212和驱动支链组件1213；定长约束链组件1212的一端与底座1211转动连接，另一端与动平台13转动连接；驱动支链组件1213改变动平台13相对于底板11在竖直方向上的距离；驱动支链组件1213的固定端与底板11转动连接，其伸缩端与动平台13转动连接。通过三个驱动支链组件1213的位移变化和三个定长约束链组件1212的约束，对设置在动平台13上的待装配阀体31进行位姿调节；在初始状态下，三个驱动支链组件1213的固定端围设成三角形结构，三个驱动支链组件1213的伸缩方向均垂直于底板11；三个定长约束链组件1212在空间内组成的平面在水平面上。

本发明位姿可调的阀门装配机器人设置有三自由度并联稳定平台1、机械手2、对阀体进行定位的定位撑紧装置14、对阀门上支撑32进行压紧的上支撑压紧装置15，三自由度并联稳定平台1的底盘21固定于地面或其他放置平台上，三个驱动支链组件1213驱动动平台13运动，三个定长约束支链组件限制动平台13三个自由度，使其只能沿z轴移动和绕x、y轴转动。

本发明的阀门装配机器人在将阀门上支撑32装配到阀体上时，设计三自由度并联机构12对阀体位姿进行调整，使得阀体与阀门上支撑32能够精准的孔位对齐，利用机械手2对阀门上支撑32进行放置和螺钉紧固，从而实现阀体与阀门上支撑32之间的孔位完全对齐，解决现有技术中阀体与阀门上支撑32之间因装配误差造成的止介质泄漏的问题，延长阀门3使用寿命。

如图3和图5所示，本实施例中动平台13呈三角形结构，定长约束链组件1212包括一端通过关节轴承12122与底座1211转动连接，另一端通过关节轴承12122与动平台13的顶点转动安装的定长约束杆12121。

如图4所示，驱动支链组件1213包括驱动液压缸12131和第一比例伺服阀12132，驱动液压缸12131的固定端通过下支撑组件转动安装在底座1211上，驱动液压缸12131的伸缩端通过上支撑组件与动平台13的顶点转动安装。第一比例伺服阀12132安装在驱动液压缸12131上，用于调整驱动液压缸12131的流量。

结合图3和图6，图6中A1A2A3表示底板11，即定平台，O1为定平台的中心，B1B2B3表示动平台13，O为动平台13的中心。A1B1、A2B2、A3B3分别表示第一个驱动支链组件1213、第二个驱动支链组件1213和第三个驱动支链组件1213。C1D1、C2D2和C3D3分别表示第一个定长约束支链组件、第二个定长约束支链组件和第三个定长约束支链。在初始状态下，三个定长约束支链组件在空间内所组成平面与笛卡尔坐标系x、y轴所组成平面平行，第一个驱动支链组件1213、第二个驱动支链组件1213和第三个驱动支链的驱动轴线即伸缩方向相互平行并分别垂直于底板11和动平台13。本发明三条驱动支链组件1213构型均为UPS结构，P副为驱动副，三条定长约束支链组件构型均为SS结构。

本实施例中三个驱动支链组件1213的驱动位移计算具体包括：三个驱动支链组件1213的驱动位移计算具体包括：

以动平台13的中心为原点O，设定动平台13运动坐标系(X_P，Y_P，Z_P)；以底板11的中心为原点O1，设定定平台坐标系(X_L，Y_L，Z_L)；定平台坐标系与笛卡尔坐标系(x,y,z)平行；

对三自由度并联稳定平台1进行运动学分析，获得运动螺旋系S为：

式中，P_z表示动平台13沿着z轴的移动，R_x表示动平台13绕着x轴的转动，R_y表示动平台13绕着y轴的转动；

根据上述运动螺旋系，三自由度并联机构12包括一个垂荡移动自由度、横摇转动自由度以及纵摇转动自由度，垂荡移动自由度为沿z轴的移动的o_z；横摇转动自由度和纵摇转动自由度分别为动平台13绕x、y轴的转动θ_x＝γ、θ_y＝β；

根据定长约束杆12121位置建立约束方程：

式中，l_m表示定长约束杆12121长度，F_i(i＝1,2,3),D_i(i＝1,2,3)分别为定长约束杆12121与动平台13、定平台连接关节轴承12122中心点，其在定平台坐标系下的位置为(F_ix，F_iy，F_iz)、(D_ix，D_iy，D_iz)。

采用并联机构逆运动结合上述约束方程对三个驱动支链组件1213位移求解：

根据已知动平台(13)的位姿，求解三个驱动支链组件长度输入量(l₁，l₂，l₃):

将上述求解的驱动支链组件长度减去驱动支链组件的初始长度即为驱动液压缸对应的液压杆伸缩位移。

根据已知动平台13的位姿，求解三个驱动支链组件(1213)长度输入量(l₁，l₂，l₃)，具体包括以下计算：

式中，s表示sin，c表示cos。

步骤2，设定动平台13与驱动支链组件1213铰点B_i的坐标，同时设定底板即动平台与驱动支链组件1213铰点A_i的坐标；

a_i＝[R_a cosη_i R_a sinη_i 0]

b_i＝[R_b cosη_i R_b sinη_i 0]

η_i＝2π(i-3)/3+π/2，i＝1，2，3

步骤3，计算驱动支链组件1213长度矢量，具体计算如下：定平台U副中心点A_i在定坐标系(X_L，Y_L，Z_L)下的位置矢量为^LA_i为：

^LA_i＝(A_ix A_iy A_iz)^T；

^PB_i＝(B_ix B_iy B_iz)^T；

^LO_P＝(^LO_Px ^LO_Py ^LO_Pz)^T＝(x y z+H)^T；

式中，H表示动平台13、定平台之间的初始竖直距离；

第i条驱动支链组件1213长度矢量为：

本实施例通过控制模块反解得出3个驱动支链组件1213的位移进而求解出驱动液压缸12131的伸缩变化量，从而控制三自由度并联稳定平台1的驱动支链组件1213带动动平台13运动，达到对待装配阀体31调姿的目的。

作为一种实施方式，如图10所示，本实施例中的上支撑压紧装置15包括固定安装在动平台13上的压紧基座151、通过竖直滑动模组152滑动设置在压紧基座151上的可调支架153、安装在可调支架153上的压紧液压缸154、与压紧液压缸154的伸缩端通过回转销轴155转动连接的上压紧臂156、与上压紧臂156的输出端的上压盘157以及安装在压紧液压缸154上用于控制压紧液压缸154流量的第二比例伺服阀158。上压紧臂156包括平行设置在可调支架153上的主动杆1561和从动杆1562、与主动杆1561和从动杆1562末端转动连接的小臂驱动杆1563；压紧液压缸154的伸缩端通过回转销轴155与主动杆1561转动连接，上压盘157固定安装在小臂驱动杆1563的末端。

本实施例中的上压盘157为环形压板，可调支架153通过螺栓安装在压紧基座151上，保证上压盘157完全与阀体、阀门上支撑32安装表面完全接触，压紧液压缸154通过紧固螺栓安装在可调支架153上，压紧液压缸154的液压杆的末端与回转销轴155连接，通过液压杆的伸缩带动上压紧臂156的转动变形，从而带动上压盘157的上下移动，实现上压盘157对阀门上支撑32的压紧或脱离动作。

参见图7到图9，定位撑紧装置14包括对称设置在动平台13上的两个定位撑紧机构141，分别为左定位撑紧机构141和右定位撑紧机构141。定位撑紧机构141包括固定安装在动平台13上的侧定位基座1411、通过水平移动模组1412滑动安装在侧定位基座1411上的六爪卡盘基座1413、安装在六夹爪卡盘基座上的六爪卡盘模组1414；左定位撑紧机构141上的水平移动模组1412和右定位撑紧机构141的水平移动模组1412带动六爪卡盘模组1414固定定位待装配阀体31。

六爪卡盘模组1414包括安装在六爪卡盘基座1413上的六爪卡盘盘体、圆周阵列设置在六爪卡盘盘体上的六个卡爪14142以及通过锥齿轮组带动卡爪14142向外闭合/向外撑紧的卡爪伺服电机14141。卡爪伺服电机14141顺时针转动六爪卡盘模组1414内置小锥齿轮顺时针转动，小锥齿轮带动大锥齿轮逆时针转动，进而带动卡爪14142撑开，卡爪伺服电机14141逆时针转动带动卡爪14142闭合。六个卡爪14142利用锥齿轮组和一个伺服电机实现六个卡爪14142的撑开和闭合，其内部连接关系本领域技术人员理应能想到，这里不再对具体的连接实现方式做详细的阐述。

本实施例中水平移动模组包括设置在侧定位基座1411上的安装板、固定设置在所述安装板上的水平伺服电机14121和水平导轨14123、与水平伺服电机14121的输出轴同轴设置的水平丝杆螺母副14122以及与水平丝杆螺母副14122的螺母座固定连接的水平滑块14124，且水平滑块14124与水平导轨14123滑动配合。需要说明的是本实施例中水平移动模组的上述结构仅仅是一种实现六爪卡盘基座1413与动平台13相对滑动的一种实施方式，也可以采用本领域技术人员能够想到的其他实现方式，这里不对本发明机器人起到限定作用。再者，本实施例中的竖直移动模组152也采用丝杆螺母副传动方式，这里不再详细阐述。

为实现机器人的完全自动化装配，本机器人还包括数据采集模块和用于分析控制的控制模块。数据采集模块包括安装在定位撑紧装置14上的第一力传感器41、安装在上支撑压紧装置15上第二力传感器42以及安装在上支撑压紧装置15上的视觉传感器43；第一力传感器41用于检测六爪卡盘模组1414撑开力数据，控制模块接收撑开力数据，与预定数值对比，判断阀体在动平台13上的是否处于撑紧固定状态；第二力传感器42用于采集上支撑压紧装置15作用在阀体上支撑上的压力值；视觉传感器43用于实时采集图像信息，控制模块接收图像信息，判断机械手2末端与待装配阀体31孔位对齐。

第一力传感器41安装在夹爪上，用于检测夹爪与待装配阀体31之间的作用力，与预定数值对比，从而判断阀体在动平台13上的是否处于撑紧固定状态，为后续的位姿是否能够调整做依据，第二力传感器42通过螺栓安装在小臂驱动杆1563上，上压盘157通过螺栓安装在第二力传感器42上，第二力传感器42用于检测阀门上支撑32所受力大小，用于安装视觉传感器43的视觉传感器43支架通过螺栓安装在小臂驱动杆1563上，视觉传感器43通过螺纹配合安装在视觉传感器43支架上，在进行阀体和阀门上支撑32孔位对齐过程中，视觉传感器43不断将所采集图像反馈至控制模块，直至控制模块判断孔位完全对齐。

本实施例的机器人，在进行阀体与阀门上支撑32装配过程中，将阀体通过龙门吊放置于动平台13上后，采用左定位撑紧机构141和右定位撑紧机构141的共同作用，对阀体两侧进行定位撑紧，具体的，将六爪卡盘模组1414通过水平移动模组1412移动至阀体内部，六个夹爪撑开直到第二力传感器42所测应力值达到预定数值后，水平移动模组1412中的驱动电机自锁，阀体固定在动平台13上，机械手2夹持阀门上支撑32并将其放置到阀体上，通过转动阀门上支撑32和动平台13对阀体调姿共同作用以及视觉传感器43实时监测，达到孔位对其的需求，解决了在调姿以及螺栓装配拧紧过程中阀体等位置发生偏移导致产生装配误差的问题。

当阀体与阀门上支撑32孔位对齐后，启动上支撑压紧装置15的压紧液压缸154驱动上压盘157压紧阀门上支撑32，直到第二力传感器42所测应力值达到预定数值，压紧液压缸154自锁，此时装配拧紧螺栓阀门上支撑32不会相对阀体移动，解决了过程中阀门上支撑32位置发生偏移导致产生装配误差的问题。

如图6所示，本实施例中的动平台上还设置有用于支撑待装配阀体4的支撑块，支撑块的设置保证待装配阀块4放置稳定性，也进一步的保证螺栓装配拧紧过程中阀体等位置发生偏移导致产生装配误差的问题。

如图,12所示，本实施例中的机械手2的地盘固定于地面或其他放置平台，本实施例中的机械手2包括固定设置在地面或放置平台上的底盘21、转动安装在底盘21上的肩部机构22、依次与肩部机构22转动安装的大臂机构23、肘关节机构24、小臂机构25、腕部机构26、执行机构转换机构28以及机械手工具模块27。机械手工具模块27包括安装在执行机构转换机构28上的气动夹具271和通过连接座固定安装在执行机构转换机构28上的电批272。机械手2具有六自由度，在装配过程中与稳定平台配合完成阀体与阀门上支撑32的对孔动作，其末端装有执行机构转换机构28，可完成阀门上支撑32的夹取、对孔、螺钉装配拧紧等操作。

应当理解的是，本实施例中机械手2的肩部机构22、大臂机构23、肘关节机构24、小臂机构25、腕部机构26的结构和各部分的连接方式相对成熟，市面上能够买到的结构均能应用到本机械手2中，这里不再对各部分的具体结构做详细的阐述，本实施例中的执行机构转换机构28通过内部轴承配合与腕部机构26连接，电批272、气动夹具271的直线导轨模组通过螺栓与执行机构转换机构28连接，其中，气动夹具271包括固定安装在执行机构转换机构28上的直线导轨模组和通过滑块滑动设置在直线导轨模组上的气动夹爪，气动夹爪通过过渡配合与直线导轨模组连接，执行机构转换机构28通过内置电机驱动可旋转变换执行机构，当需要夹装工件时，执行机构转换为气动夹具271，通过直线导轨模组中滑块移动带动气动夹爪收缩或撑开动作，实现对工件的夹取，当需要装配拧紧螺钉时，执行机构转换为电批272。

采用执行机构转换机构28设计，执行机构转换机构28上安装电批272和气动夹具271，气动夹爪将阀门上支撑32放置在阀体上后，阀门上支撑32压紧装置15压紧后机械手2的小臂机构25向上运动，执行机构转换机构28旋转，执行机构转换为电批272吸取螺钉进行装配，通过一个机械手2完成阀门上支撑32夹取、对孔、放置、螺钉装配等操作，节省大量工作空间的同时提高了经济性。需要进一步说明的是，本实施例中的电批272刀头装有扭矩传感器，当所测数值达到螺钉预紧扭矩时，不再进一步拧紧，反之则继续拧紧，解决了人工使用测力矩扳手拧紧螺钉的问题的同时保证工件不被压溃产生裂纹而影响阀门3整体强度。

如图13所示，基于上述位姿可调的阀门装配机器人的使用方法，包括以下步骤：

A1.将待装配阀体31吊放到动平台13上；

A2.对待装配阀体31进行预固定；即启动左定位撑紧机构141和右定位撑紧机构141上的水平移动模组1412，带动六爪卡盘基座1413向待装配阀体31移动，直至左定位撑紧机构141和右定位撑紧机构141均与待装配阀体31抵接，水平移动模组1412自锁；

A3.将待装配阀体31进行撑紧固定；即启动六爪卡盘模组1414带动卡爪14142撑开，第一力传感器41所测定数值达到预定数值后，六爪卡盘模组1414自锁，此时待装配阀体31在动平台13上处于撑紧固定状态；

A4.对待装配阀体31与阀门上支撑32进行孔位调姿；即通过机械手2夹取阀门上支撑32移动至阀体安装表面正上方，控制模块通过接收到的视觉传感器43实时采集的图像信息，控制三自由度并联机构12运动对待装配阀体31进行位姿调整，直至待装配阀体31与对应的阀门上支撑32孔位对齐；

A5.将阀门上支撑32与待装配阀体31压紧、装配；启动上支撑压紧装置15将阀门上支撑32与待装配阀体31进行压紧，旋转机械手2，通过电批272对阀门上支撑32与待装配阀体31进行螺钉预紧、拧紧操作；

A6.阀门3出站及初始化操作。

具体的，阀门3进站装配过程：待装配阀体31吊放到动平台13上后，待装配阀体31两侧的水平直线模组中的水平伺服电机14121顺时针转动，带动滚珠丝杆顺时针转动，丝杆螺母组件带动六爪卡盘基座1413向待装配阀体31移动，继而水平直线模组的伺服电机自锁，卡爪伺服电机14141顺时针转动六爪卡盘模组1414内置小锥齿轮顺时针转动，小锥齿轮带动大锥齿轮逆时针转动，进而带动卡爪14142撑开，第一力传感器41所测定数值达到预定数值后，卡爪伺服电机14141自锁，此时待装配阀体31在动平台13上处于撑紧固定状态。

然后，机械手2上气动夹具271夹取阀门上支撑32至待安装阀体安装表面正上方，上支撑压紧装置15的液压杆伸缩，带动上压盘157和视觉传感器43移动至阀门上支撑32上方，将视觉传感器43所采集图像反馈至控制模块，控制模块对图像识别处理后，控制三自由度并联稳定平台1中的三个第一比例伺服阀12132进出油口大小，进而控制驱动支链组件1213中的驱动液压杆伸缩，同时控制机械手2夹取阀门上支撑32保持其位于待装配阀体31安装表面正上方，使其对阀门上支撑32和待装配阀体31进行位姿调整及孔位对齐，其中，孔位对齐过程中视觉传感器43不断将所采集图像反馈至控制器直至控制器判断孔位完全对齐。压紧液压缸154对应的液压杆伸缩带动上压盘157将阀门上支撑32压紧，直至第二力传感器42所受力达到预定数值，此时阀门上支撑32在待装配阀体31上处于压紧固定状态，机械手2回到初始位置。

最后，为防止螺钉一次性拧紧导致后续螺钉安装时卡死情况的发生，螺钉装配过程设置为预紧、拧紧两个步骤。机械手2上的执行器转换器转动，将执行机构转换为电批272，电批272通电后具有磁性，吸取螺钉进行装配及预紧，当电批272上安装的扭矩传感器所测数值达到预定数值时，电批272不再进一步拧紧，待所有螺钉预紧完成后，再逐个拧紧，使得扭矩达到预定数值，最终达到阀门上支撑32装配的目的。

阀门3出站及初始化操作具体包括以下步骤：

A601.机械手2回转至初始位置；

A602.上支撑压紧装置15与阀门3脱离，回转至初始位置；

A603.控制三自由度并联机构12将动平台13调平，启动定位撑紧装置14的水平移动模组1412移动与阀门3脱离,使得阀门3处于可移动状态；

A604.通过吊装设备将阀门3移动至指定地点。

具体地，在上述阀门上支撑32装配完成后，机械手2回到初始状态位置，压紧液压缸154对应的液压杆伸缩带动上压盘157向上移动，装配后的阀体两侧定位撑紧装置14中的卡爪伺服电机14141逆时针转动带动六个卡爪14142闭合，水平直线模组中的水平伺服电机14121逆时针转动，水平伺服电机14121带动滚珠丝杆逆时针转动，根据丝杆原理，丝杆逆时针转动时，丝杆螺母组件向远离阀门3方向移动，进而带动六爪卡盘模组1414移动至初始状态，此时阀门3处于可移动状态，通过龙门吊将其移动至指定地点。

如附图11-12所示，本发明一种位姿可调的阀门装配机器人阀门3装配具体流程如下：

人工输入指令，控制模块判断若为进站指令，本实施例中控制模块采用PID控制器，其中到达指定位置的水平伺服电机14121需要转动角度根据具体情况而定，水平伺服电机14121对应的接触器闭合，六爪卡盘模组1414中的卡爪伺服电机14141对应的接触器断开，水平伺服电机14121收到电信号顺时针转动，水平伺服电机14121转动过程中对应的编码器实时检测旋转角度并反馈至控制器，当控制器接收到到达指定位置信号，水平伺服电机14121停止转动，即控制水平伺服电机14121对应的接触器断开，卡爪伺服电机14141对应的接触器闭合，卡爪伺服电机14141收到电信号顺时针转动，卡爪伺服电机14141转动过程中第一压力传感器实时检测所受力大小并反馈至控制器，当控制器接收到所受力达到压力预定值大小信号，卡爪伺服电机14141停止转动，阀体撑紧固定动作完成。

控制器向机械手2发送夹取电信号，机械手2接收到信号后夹取阀门上支撑3242并调整上支撑位置，调整过程中视觉传感器43不断将所采集图像反馈至控制器直至阀门上支撑32位于待装配阀体31安装表面上方，控制器向机械手2发送放置电信号，机械手2将阀门上支撑32放置于安装表面上并保持夹持动作，阀门上支撑32放置动作完成，当视觉传感器43采集阀门上支撑32放置完成图像发送至控制器后，控制器向三自由度并联稳定平台1中的第一比例伺服阀12132发送电信号，第一比例伺服阀12132接收到电信号后控制进出油口大小，从而控制驱动液压缸12131中的液压杆伸缩，进而带动动平台13运动，达到对待装配阀体31调姿的目的，调姿过程中，视觉传感器43不断将所采集图像反馈至控制器孔位完全对齐，第一比例伺服阀12132控制油口停止进出油，阀门上支撑32与待装配阀体31孔位对齐动作完成。

控制器向阀门上支撑32压紧装置15中的第二比例伺服阀158发送电信号，第二比例伺服阀158接收到电信号后控制进出油口大小，从而控制压紧液压缸154对应的液压杆伸缩，进而带动上压盘157运动，达到对阀门上支撑32压紧的目的，其中，上压盘157下压过程中，第二力传感器42实时检测所受力大小并反馈至控制器，当控制器接收到所受力达到压力预定值大小信号，第二比例伺服阀158控制油口停止进出油，机械手2回到初始状态，阀门上支撑32压紧动作完成。

控制器向机械手2发送螺钉装配电信号，机械手2接收到电信号后控制执行机构转换机构28转动，将执行机构转换为电批272，电批272吸取螺钉进行装配及预紧，当电批272扭矩传感器所测数值达到预定数值时，控制器向机械手2发送电信号，电批272不再进一步拧紧，待所有螺钉预紧完成后，再逐个拧紧，使得扭矩达到预定数值，机械手2回到初始状态，阀门上支撑32螺钉装配动作完成。

向控制器发送出站指令，控制器向阀门上支撑32压紧装置15中的第二比例伺服阀158发送电信号，第二比例伺服阀158接收到电信号后控制进出油口大小，从而控制压紧液压缸154对应的液压杆伸缩，进而带动上压盘157运动，达到对阀门上支撑32解除压紧的目的，其中，上压盘157上升过程中，视觉传感器43实时采集图像并反馈至控制器，当控制器接收到到达指定位置的信号，第二比例伺服阀158停止油口进出油，阀门上支撑32压紧装置15初始化动作完成。

卡爪伺服电机14141对应的接触器闭合，卡爪伺服电机14141收到电信号逆时针转动，卡爪伺服电机14141转动过程中对应的编码器实时检测旋转角度并反馈至控制器，当控制器接收到到达指定位置信号，卡爪伺服电机14141停止转动，卡爪伺服电机14141对应的接触器断开，卡爪14142初始化动作完成。水平移动模组1412带动六爪卡盘基座1413移动，当控制器接收到六爪卡盘基座1413到达指定位置信号，水平伺服电机14121停止转动，水平伺服电机14121对应的接触器断开，阀体定位撑紧装置14初始化动作完成。断开/闭合水平伺服电机14121和卡爪伺服电机14141对应的两接触器是为了使得两电机互锁，防止同时两接触器吸合从而造成误操作及电源短路。为应对装配过程中出现断电等紧急情况，可直接对控制器发送出站指令中断装配过程，其原理及流程与装配后出站相同，不再赘述。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种位姿可调的阀门装配机器人，其特征在于：包括用于放置待装配阀体（31）的三自由度并联稳定平台（1）和用于阀门上支撑（32）进行夹取安装的机械手（2）；所述三自由度并联稳定平台（1）包括底板（11）、安装在所述底板（11）上的三自由度并联机构（12）、与所述三自由度并联机构（12）的输出端转动连接的动平台（13）、安装在所述动平台（13）上的用于对待装配阀体（31）进行定位压紧的定位撑紧装置（14）和上支撑压紧装置（15）；

所述三自由度并联机构（12）包括结构相同的三个位姿调整组件，分别为第一位姿调整组件（121）、第二位姿调整组件（122）以及第三位姿调整组件（123）；所述第一位姿调整组件（121）与所述第二位姿调整组件（122）对称设置，且均与所述第三位姿调整组件（123）在水平面上垂直；

所述位姿调整组件包括固定安装在所述底板（11）上的底座（1211）、安装在所述底座（1211）上的定长约束链组件（1212）和驱动支链组件（1213）；所述定长约束链组件（1212）的一端与底座（1211）转动连接，另一端与所述动平台（13）转动连接；所述驱动支链组件（1213）改变所述动平台（13）相对于所述底板（11）在竖直方向上的距离；所述驱动支链组件（1213）的固定端与所述底板（11）转动连接，其伸缩端与所述动平台（13）转动连接；

通过三个所述驱动支链组件（1213）的位移变化和三个所述定长约束链组件（1212）的约束，对设置在所述动平台（13）上的待装配阀体（31）进行位姿调节；在初始状态下，三个所述驱动支链组件（1213）的固定端围设成三角形结构，三个所述驱动支链组件（1213）的伸缩方向均垂直于所述底板（11）；三个所述定长约束链组件（1212）在空间内组成的平面在水平面上。

2.根据权利要求1所述的一种位姿可调的阀门装配机器人，其特征在于：所述动平台（13）呈三角形结构，所述定长约束链组件（1212）包括一端通过关节轴承（12122）与所述底座（1211）转动连接，另一端通过关节轴承（12122）与所述动平台（13）的顶点转动安装的定长约束杆（12121）。

3.根据权利要求2所述的一种位姿可调的阀门装配机器人，其特征在于，所述驱动支链组件（1213）包括：

驱动液压缸（12131），固定端通过下支撑组件转动安装在所述底座（1211）上，所述驱动液压缸（12131）的伸缩端通过上支撑组件与所述动平台（13）的顶点转动安装；

第一比例伺服阀（12132），安装在所述驱动液压缸（12131）上，用于调整所述驱动液压缸（12131）的流量。

4.根据权利要求3所述的一种位姿可调的阀门装配机器人，其特征在于，三个所述驱动支链组件（1213）的驱动位移计算具体包括：

以所述动平台（13）的中心为原点O，设定动平台（13）运动坐标系（X_P，Y_P，Z_P）；以底板（11）的中心为原点O1，设定定平台坐标系（X_L，Y_L，Z_L）；所述定平台坐标系与笛卡尔坐标系（x,y,z）平行；

对所述三自由度并联稳定平台（1）进行运动学分析，获得运动螺旋系S为：

；

式中，P_z表示动平台（13）沿着z轴的移动，R_x表示动平台（13）绕着x轴的转动，R_y表示动平台（13）绕着y轴的转动；

根据上述运动螺旋系，所述三自由度并联机构（12）包括一个垂荡移动自由度、横摇转动自由度以及纵摇转动自由度，垂荡移动自由度为沿z轴的移动的o_z；横摇转动自由度和纵摇转动自由度分别为动平台（13）绕x、y轴的转动θ _x=γ、θ _y=β；

根据定长约束杆（12121）位置建立约束方程：

；

式中，l_m表示定长约束杆（12121）长度，F_i（i=1,2,3）,D_i（i=1,2,3）分别为定长约束杆（12121）与动平台（13）、定平台（1）连接关节轴承（12122）中心点，其在定平台坐标系下的位置为（F_ix，F_iy，F_iz）、（D_ix，D_iy，D_iz）；

采用并联机构逆运动结合上述约束方程对三个所述驱动支链组件（1213）位移求解：

根据已知动平台（13）的位姿，求解三个所述驱动支链组件长度输入量(l₁，l₂，l₃):

；

式中，R_a表示动平台铰点外接圆半径，R_b表示定平台铰点外接圆半径，H为动平台、定平台之间的初始竖直距离，r_ij表示动坐标系（X_P，Y_P，Z_P）相对定坐标系（X_L，Y_L，Z_L）转动变换矩阵中的第i行第j列对应数值，η_i表示各铰点与x轴夹角，其中，i=1,2,3；

5.根据权利要求1所述的一种位姿可调的阀门装配机器人，其特征在于：所述上支撑压紧装置（15）包括固定安装在所述动平台（13）上的压紧基座（151）、通过竖直滑动模组（152）滑动设置在所述压紧基座（151）上的可调支架（153）、安装在所述可调支架（153）上的压紧液压缸（154）、与所述压紧液压缸（154）的伸缩端通过回转销轴（155）转动连接的上压紧臂（156）、与所述上压紧臂（156）的输出端的上压盘（157）以及安装在所述压紧液压缸（154）上用于控制所述压紧液压缸（154）流量的第二比例伺服阀（158）；

所述上压紧臂（156）包括平行设置在所述可调支架（153）上的主动杆（1561）和从动杆（1562）、与所述主动杆（1561）和从动杆（1562）末端转动连接的小臂驱动杆（1563）；所述压紧液压缸（154）的伸缩端通过回转销轴（155）与所述主动杆（1561）转动连接，所述上压盘（157）固定安装在所述小臂驱动杆（1563）的末端。

6.根据权利要求1所述的一种位姿可调的阀门装配机器人，其特征在于：所述定位撑紧装置（14）包括对称设置在所述动平台（13）上的两个定位撑紧机构（141），分别为左定位撑紧机构（141）和右定位撑紧机构（141）；

所述定位撑紧机构（141）包括固定安装在所述动平台（13）上的侧定位基座（1411）、通过水平移动模组（1412）滑动安装在所述侧定位基座（1411）上的六爪卡盘基座（1413）、安装在所述六爪卡盘基座（1413）上的六爪卡盘模组（1414）；所述左定位撑紧机构（141）上的水平移动模组（1412）和右定位撑紧机构（141）的水平移动模组（1412）带动所述六爪卡盘模组（1414）固定定位待装配阀体（31）。

7.根据权利要求6所述的一种位姿可调的阀门装配机器人，其特征在于：所述机械手（2）包括固定设置在地面或放置平台上的底盘（21）、转动安装在所述底盘（21）上的肩部机构（22）、依次与所述肩部机构（22）转动安装的大臂机构（23）、肘关节机构（24）、小臂机构（25）、腕部机构（26）、执行机构转换机构（28）以及机械手工具模块（27）；

所述机械手工具模块（27）包括安装在所述执行机构转换机构（28）上的气动夹具（271）和通过连接座固定安装在所述执行机构转换机构（28）上的电批（272）。

8.根据权利要求7所述的一种位姿可调的阀门装配机器人，其特征在于：还包括数据采集模块（4）和用于分析控制的控制模块；

所述数据采集模块（4）包括安装在所述定位撑紧装置（14）上的第一力传感器（41）、安装在所述上支撑压紧装置（15）上第二力传感器（42）以及安装在所述上支撑压紧装置（15）上的视觉传感器（43）；所述第一力传感器（41）用于检测所述六爪卡盘模组（1414）撑开力数据，所述控制模块接收撑开力数据，与预定数值对比，判断阀体在所述动平台（13）上的是否处于撑紧固定状态；所述第二力传感器（42）用于采集所述上支撑压紧装置（15）作用在阀体上支撑上的压力值；所述视觉传感器（43）用于实时采集图像信息，所述控制模块接收图像信息，判断所述机械手（2）末端与待装配阀体（31）孔位对齐。

9.根据权利要求8所述的一种位姿可调的阀门装配机器人的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1.将待装配阀体（31）吊放到动平台（13）上；

A2.对待装配阀体（31）进行预固定；即启动左定位撑紧机构（141）和右定位撑紧机构（141）上的水平移动模组（1412），带动六爪卡盘基座（1413）向待装配阀体（31）移动，直至左定位撑紧机构（141）和右定位撑紧机构（141）均与待装配阀体（31）抵接，所述水平移动模组（1412）自锁；

A3.将待装配阀体（31）进行撑紧固定；即启动六爪卡盘模组（1414）带动卡爪（14142）撑开，第一力传感器（41）所测定数值达到预定数值后，六爪卡盘模组（1414）自锁，此时待装配阀体（31）在动平台（13）上处于撑紧固定状态；

A4.对待装配阀体（31）与阀门上支撑（32）进行孔位调姿；即通过机械手（2）夹取阀门上支撑（32）移动至阀体安装表面正上方，控制模块通过接收到的视觉传感器（43）实时采集的图像信息，控制三自由度并联机构（12）运动对待装配阀体（31）进行位姿调整，直至所述待装配阀体（31）与对应的阀门上支撑（32）孔位对齐；

A5.将阀门上支撑（32）与待装配阀体（31）压紧、装配；启动上支撑压紧装置（15）将阀门上支撑（32）与待装配阀体（31）进行压紧，旋转机械手（2），通过电批（272）对阀门上支撑（32）与待装配阀体（31）进行螺钉预紧、拧紧操作；

A6.阀门（3）出站及初始化操作。

10.根据权利要求9所述的一种位姿可调的阀门装配机器人的使用方法，其特征在于，所述阀门（3）出站及初始化操作具体包括以下步骤：

A601.机械手（2）回转至初始位置；

A602.上支撑压紧装置（15）与阀门（3）脱离，回转至初始位置；

A603.控制三自由度并联机构（12）将动平台（13）调平，启动定位撑紧装置（14）的水平移动模组（1412）移动与阀门（3）脱离,使得阀门（3）处于可移动状态；

A604.通过吊装设备将阀门（3）移动至指定地点。