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基于多 传感器融合的 机器人自动化装配方法及装置

阅读：343发布：2024-02-29

专利汇可以提供基于多传感器融合的机器人自动化装配方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明实施例涉及自动化装配技术领域，解决了现有技术中系统定位范围小、定位精度不精确以及检测信息不完备的问题，技术方案为：包括上位机系统、工业机器人、夹持系统、多传感器系统和待装配体，其中：上位机系统用于获取多传感器系统的测量数据并进行计算，根据计算结果对机器人的运动进行规划，并反馈给工业机器人；工业机器人用于转运待装配体；夹持系统用于实现对装配体的夹持；多传感器系统用于获得装配体间的位姿关系和接触力信息。本发明的有益效果为：本发明根据多传感器融合的对于待装配体的多参数数据的精准检测，对装配过程进行规划，实现对复杂大型体的高精度自动化装配，扩大了系统定位范围，提高了定位精度。，下面是基于多传感器融合的机器人自动化装配方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于多传感器融合的机器人自动化装配装置，其特征在于，包括上位机系统、工业机器人、夹持系统和多传感器系统，其中：
所述上位机系统基于所述多传感器系统采集到的数据，对待装配体的位姿进行在线分析，制定相关措施，所述相关措施包括向所述工业机器人发出控制指令；
所述工业机器人基于所述控制指令，驱动所述夹持系统固定、夹持和移动待装配体；
所述多传感器系统与所述上位机通信连接，所述多传感器系统基于多种传感器的组合采集待装配体的位姿信息和待装配体间的接触力信息；
所述夹持系统固定安装于所述工业机器人；
所述多传感器系统固定安装于所述夹持系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的机器人自动化装配装置，其特征在于，所述上位机系统包括总控模块、人机交互模块和安全模块，其中：
所述总控模块包括多传感器信息处理模块和规划模块，其中，
所述多传感器信息处理模块基于所述多传感器系统采集的装配过程中的实时信息，实时分析所述工业机器人和所述待装配体中至少一者的位姿信息；
所述规划模块基于所述多传感信息处理模块的信息，规划所述工业机器人的运动路径、向所述工业机器人发出运动指令；
所述人机交互模块包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述工业机器人通信连接；
所述安全模块与所述工业机器人通信连接，配置为基于所述工业机器人的实时运动状态控制所述工业机器人的紧急停止。
3.根据权利要求1所述的一种基于多传感器融合的机器人自动化装配装置，其特征在于，所述多传感器系统包括多个视觉传感器、力觉传感器和多个激光传感器，其中：
所述多个视觉传感器固定安装于所述夹持系统，所述多个视觉传感器用于采集待装配体的视觉数据，并发送到所述上位机系统；
所述力觉传感器固定安装于所述夹持系统与所述工业机器人的之间，所述力觉传感器用于采集所述夹持系统与所述工业机器人之间的力矩变化信息，并发送到所述上位机系统；
所述多个激光传感器固定安装于所述夹持系统，所述多个激光传感器用于采集待装配体的距离数据，并发送到所述上位机系统。
4.根据权利要求3所述的一种基于多传感器融合的机器人自动化装配装置，其特征在于，所述多个视觉传感器包括第一视觉传感器、第二视觉传感器和第三视觉传感器，所述多个激光传感器包括中距离激光测距传感器阵列和近距离激光测距传感器阵列。
5.根据权利要求4所述的一种基于多传感器融合的机器人自动化装配装置，其特征在于，所述第一视觉传感器包括第一图像信息收集模块和第一图像信息处理模块，所述第一图像信息收集模块与所述第一视觉传感器通讯连接，所述第一图像信息处理模块与所述第一视觉传感器通讯连接，所述第一视觉传感器包括一个或多个所述第一图像信息收集模块；
所述第二视觉传感器包括第二图像信息收集模块和第二图像信息处理模块，所述第二图像信息收集模块与所述第二视觉传感器通讯连接，所述第二图像信息处理模块与所述第二视觉传感器通讯连接，所述第二视觉传感器包括一个或多个所述第二图像信息收集模块；
所述第三视觉传感器包括第三图像信息收集模块和第三图像信息处理模块，所述第三图像信息收集模块与所述第三视觉传感器通讯连接，所述第三图像信息处理模块与所述第三视觉传感器通讯连接，所述第三视觉传感器包括一个或多个所述第三图像信息收集模块；
所述中距离激光测距传感器阵列包含中距离信息收集模块和中距离信息处理模块，所述中距离信息收集模块与所述中距离激光测距传感器通讯连接，所述中距离信息处理模块与所述中距离激光测距传感器通讯连接，所述中距离激光测距传感器阵列包括一个或多个所述中距离信息收集模块；
所述近距离激光测距传感器阵列包含近距离信息收集模块和近距离信息处理模块，所述近距离信息收集模块与所述近距离激光测距传感器通讯连接，所述近距离信息处理模块与所述近距离激光测距传感器通讯连接，所述近距离激光测距传感器阵列包括一个或多个所述近距离信息收集模块。
6.根据权利要求1中所述的一种基于多传感器融合的机器人自动化装配装置，其特征在于，还包括第一待装配体和用于装配到所述第一待装配体中的第二待装配体，其中，所述第一待装配体为带孔类装配体；
所述第二待装配体为带轴类装配体。
7.基于权利要求1至6的装配装置的一种基于多传感器融合的机器人自动化装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100，检测待装配体三维位姿，控制工业机器人驱动夹持系统移动第二待装配体至第一待装配体附近，使第一待装配体与第二待装配体在待装配方向上对齐，其中，S101,第一视觉传感器检测第一待装配体的三维位姿信息，并反馈位姿信息至上位机系统；
S102,上位机系统控制工业机器人并带动夹持系统运动到指定位置；
S103,手动将第二待装配体放置并固定于夹持系统；
S104,根据S101已检测的第一待装配体的三维位姿信息，规划工业机器人路径，并控制工业机器人将第二待装配体引导至第一待装配体附近；
S105，调整第二待装配体三维位姿，使第二待装配体与第一待装配体在待装配方向上对齐；
S106，第二视觉传感器检测第一待装配体和第二待装配体三维位姿，并反馈检测信息至上位机系统，进一步调整第一待装体和第二待装配体间在待装配方向上的待装配部位的对齐精度；
S107，中距离激光测距传感器阵列检测第一待装配体相对于中距离激光测距传感器阵列的距离信息，进一步调整第二待装配体位姿，使第一待装配体与第二待装配体间的实际位姿与目标位姿间的偏差小于第一设定阈值。
8.根据权利要求7所述的一种基于多传感器融合的机器人自动化装配方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S200，控制第二待装配体运动靠近第一待装配体，中距离激光测距传感器实时测量第一待装配体与中距离激光测距传感器之间的距离缩小到第二设定阈值后，启动近距离激光测距传感器阵列并停止第二待装配体的运动。
9.根据权利要求8所述的一种基于多传感器融合的机器人自动化装配方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S300，通过近距离激光测距传感器阵列与第三视觉传感器采集信息，调整第二待装配体与第一待装配体位姿，使第一待装配体和第二待装配体之间的实际位姿关系和目标位姿关系之间的误差小于第三设定阈值后，控制第二待装配体运动装配，力觉传感器检测到第一待装配体与第二装配体待装配部位之间的力接触信息，调整第二待装配体位姿，使第一待装配体和第二待装配体之间的实际力矩和目标力矩偏差小于力觉设定阈值，其中，S301，近距离激光测距传感器阵列检测第一待装配体与近距离激光测距传感器阵列距离，反馈所检测距离信息至上位机系统，调整第二待装配体与第一待装配体之间俯仰角与方位角精度误差；
S302，第三视觉传感器检测第一待装配体和第二待装配体三维位姿，调整两者装配位姿至两者之间实际目标位姿与目标位姿误差小于第三设定阈值；
S303，控制第二待装配体沿待装配方向运动，力觉传感器检测第二待装配体与第一待装配体之间待装配部位的接触力信息，调整第二待装配体与第一待装配体之间装配位姿至第二待装配体与第一待装配体之间实际力矩与目标力矩的偏差小于力觉设定阈值。
10.根据权利要求9所述的一种基于多传感器融合的机器人自动化装配方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S400，控制第二待装配体运动，直至第一待装配体与第二待装配体的待装配部位之间测得的实际力矩与目标力矩之间的偏差小于力觉设定阈值且第一待装配体与近距离激光测距传感器阵列之间的距离缩小至第四设定阈值时，标志装配操作完成。

说明书全文

基于多传感器融合的 机器人自动化装配方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及自动化装配技术领域，具体涉及一种基于多传感器融合的机器人自动化装配方法及装置。

背景技术

[0002] 机器人自动装配系统以其转配精度高、工作周期长、稳定性好、适应极端环境等优点而广泛应用于汽车制造、家电生产、物流仓储等领域。随着用人成本的不断增加，以制造业为代表的劳动密集型产业对自动化装配系统的需求越来越高，相较于以组合机床为代表的专用自动化装配系统，机器人自动装配系统具有适应性强、安装周期短等优点，已逐渐成为主流的自动化装配系统，近年来，机器人装配系统越来越多的应用于军工、航天、核能、重型机械等领域，也对装配可靠性、自主性、安全性及精度要求越来越高。

[0003] 在机器人装配系统中，视觉、激光、力觉等多种传感器的引入使机器人自主作业过程中，既要保证高的装配精度，又要保证待装配体间的接触力在一定范围之内，但是在现有技术中，机器人装配系统从对待装配体的检测定位到装配，其精度不高，不能保证高精度的同时又保证待装配体间的接触力要求。

发明内容

[0004] 本发明要解决的问题是现有技术中机器人自动化装配中系统检测、定位精度不精确，检测信息不完备，以及待装配体间的实际接触力不精准。

[0005] 为了解决现有技术中的上述问题，即为了扩大机器人自动化装配中系统检测、定位范围，提高检测、定位和装配精度，同时提高检测信息完备度，保证待装配体间的接触力要求，本发明提供了一种基于多传感器融合的机器人自动化装配装置，包括：上位机系统、工业机器人、夹持系统和多传感器系统，其中：

[0006] 所述上位机系统基于所述多传感器系统采集到的数据，对待装配体的位姿进行在线分析，制定相关措施，所述相关措施包括向所述工业机器人发出控制指令；

[0007] 所述工业机器人基于所述控制指令，驱动所述夹持系统固定、夹持和移动待装配体；

[0008] 所述多传感器系统与所述上位机通信连接，所述多传感器系统基于多种传感器的组合采集待装配体的位姿信息和待装配体间的接触力信息；

[0009] 所述夹持系统固定安装于所述工业机器人；

[0010] 所述多传感器系统固定安装于所述夹持系统。

[0011] 在一些优选实例中，所述上位机系统包括总控模块、人机交互模块和安全模块，其中，

[0012] 所述总控模块包括多传感器信息处理模块和规划模块，其中，

[0013] 所述多传感器信息处理模块基于所述多传感器系统采集的装配过程中的实时信息，实时分析所述工业机器人和待装配体中至少一者的位姿信息；

[0014] 所述规划模块基于所述多传感信息处理模块的信息，规划所述工业机器人的运动路径、向所述工业机器人发出运动指令。

[0015] 所述人机交互模块包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述工业机器人通信连接；

[0016] 所述安全模块与所述工业机器人通信连接，配置为基于所述工业机器人的实时运动状态控制所述工业机器人的紧急停止。

[0017] 在一些优选实例中，所述多传感器系统包括多个视觉传感器、力觉传感器和多个激光传感器，其中：

[0018] 所述多个视觉传感器固定安装于所述夹持系统，所述多个视觉传感器用于采集待装配体的视觉数据，并发送到所述上位机系统；

[0019] 所述力觉传感器固定安装于所述夹持系统与所述工业机器人的之间，所述力觉传感器用于采集所述夹持系统与所述工业机器人之间的力矩变化信息，并发送到所述上位机
系统；

[0020] 所述多个激光传感器固定安装于所述夹持系统，所述多个激光传感器用于采集待装配体的距离数据，并发送到所述上位机系统。

[0021] 在一些优选实例中，所述多个视觉传感器包括第一视觉传感器、第二视觉传感器和第三视觉传感器，所述多个激光传感器包括中距离激光测距传感器阵列和近距离激光测
距传感器阵列。

[0022] 在一些优选实例中，所述第一视觉传感器包括第一图像信息收集模块和第一图像信息处理模块，所述第一图像信息收集模块与所述第一视觉传感器通讯连接，所述第一图
像信息处理模块与所述第一视觉传感器通讯连接，所述第一视觉传感器包括一个或多个所
述第一图像信息收集模块；

[0023] 所述第二视觉传感器包括第二图像信息收集模块和第二图像信息处理模块，所述第二图像信息收集模块与所述第二视觉传感器通讯连接，所述第二图像信息处理模块与所
述第二视觉传感器通讯连接，所述第二视觉传感器包括一个或多个所述第二图像信息收集
模块；

[0024] 所述第三视觉传感器包括第三图像信息收集模块和第三图像信息处理模块，所述第三图像信息收集模块与所述第三视觉传感器通讯连接，所述第三图像信息处理模块与所
述第三视觉传感器通讯连接，所述第三视觉传感器包括一个或多个所述第三图像信息收集
模块；

[0025] 所述中距离激光测距传感器阵列包含中距离信息收集模块和中距离信息处理模块，所述中距离信息收集模块与所述中距离激光测距传感器通讯连接，所述中距离信息处
理模块与所述中距离激光测距传感器通讯连接，所述中距离激光测距传感器阵列包括一个
或多个所述中距离信息收集模块；

[0026] 所述近距离激光测距传感器阵列包含近距离信息收集模块和近距离信息处理模块，所述近距离信息收集模块与所述近距离激光测距传感器通讯连接，所述近距离信息处
理模块与所述近距离激光测距传感器通讯连接，所述近距离激光测距传感器阵列包括一个
或多个所述近距离信息收集模块。

[0027] 在一些优选实例中，还包括第一待装配体和用于装配到所述第一待装配体中的第二待装配体，其中，所述第一待装配体为带孔类装配体，所述第二待装配体为带轴类装配
体。

[0028] 一种基于多传感器融合的机器人自动化装配方法，包括以下步骤：

[0029] S100，检测待装配体三维位姿，控制工业机器人驱动夹持系统移动第二待装配体至第一待装配体附近，使第一待装配体与第二待装配体在待装配方向上对齐，其中，

[0030] S101,第一视觉传感器检测第一待装配体的三维位姿信息，并反馈位姿信息至上位机系统；

[0031] S102,上位机系统控制工业机器人并带动夹持系统运动到指定位置；

[0032] S103,手动将第二待装配体放置并固定于夹持系统；

[0033] S104,根据S101已检测的第一待装配体的三维位姿信息，规划工业机器人路径，并控制工业机器人将第二待装配体引导至第一待装配体附近；

[0034] S105，调整第二待装配体三维位姿，使第二待装配体与第一待装配体在待装配方向上对齐；

[0035] S106，第二视觉传感器检测第一待装配体和第二待装配体三维位姿，并反馈检测信息至上位机系统，进一步调整第一待装体和第二待装配体间在待装配方向上的待装配部
位的对齐精度；

[0036] S107，中距离激光测距传感器阵列检测第一待装配体相对于中距离激光测距传感器阵列的距离信息，进一步调整第二待装配体位姿，使第一待装配体与第二待装配体间的
实际位姿与目标位姿间的偏差小于第一设定阈值。

[0037] S200，控制第二待装配体运动靠近第一待装配体，中距离激光测距传感器实时测量第一待装配体与中距离激光测距传感器之间的距离缩小到第二设定阈值后，启动近距离
激光测距传感器阵列并停止第二待装配体的运动。

[0038] S300，通过近距离激光测距传感器阵列与第三视觉传感器采集信息，调整第二待装配体与第一待装配体位姿，使第一待装配体和第二待装配体之间的实际位姿关系和目标
位姿关系之间的误差小于第三设定阈值后，控制第二待装配体运动装配，力觉传感器检测
到第一待装配体与第二装配体待装配部位之间的力接触信息，调整第二待装配体位姿，使
第一待装配体和第二待装配体之间的实际力矩和目标力矩偏差小于力觉设定阈值，其中，

[0039] S301，近距离激光测距传感器阵列检测第一待装配体与近距离激光测距传感器阵列距离，反馈所检测距离信息至上位机系统，调整第二待装配体与第一待装配体之间俯仰
角与方位角精度误差；

[0040] S302，第三视觉传感器检测第一待装配体和第二待装配体三维位姿，调整两者装配位姿至两者之间实际目标位姿与目标位姿误差小于第三设定阈值；

[0041] S303，控制第二待装配体沿待装配方向运动，力觉传感器检测第二待装配体与第一待装配体之间待装配部位的接触力信息，调整第二待装配体与第一待装配体之间装配位
姿至第二待装配体与第一待装配体之间实际力矩与目标力矩的偏差小于力觉设定阈值。

[0042] S400，控制第二待装配体运动，直至第一待装配体与第二待装配体的待装配部位之间测得的实际力矩与目标力矩之间的偏差小于力觉设定阈值且第一待装配体与近距离
激光测距传感器阵列之间的距离缩小至第四设定阈值时，标志装配操作完成。

[0043] 本发明的有益效果为：

[0044] 1)提高固定待装配体的定位精度

[0045] 现有技术中对固定待装配体基本为模糊定位，不能达到精准定位，本发明通过多种视觉传感器、激光测距传感器以及力传感器等的融合检测，实现了对固定待装配的精准
定位；

[0046] 2)保证待装配体间的接触力数值精度

[0047] 通过力传感器的融入，基于其它多传感器的融合，可以在多方位检测、反馈、控制中的循环中精准、迅速保证待装配体间的接触力数值精度要求；

[0048] 3)高自动化装配度

[0049] 本发明能够实现装配过程对装配体和装配位置的自动检测和定位以及装配体间的接触力，能够实现自动引导、自动对准和自动插入等过程，有效提高装配的效率和精度，多种传感器的融合使用，精准检测，提高了整体装配自动化程度；

[0050] 4)扩大了系统的定位范围

[0051] 远距、中距、近距的多种检测设置，通过四个视觉传感器和六个激光测距传感器以及一个力觉传感器的配合，提高了信息检测完备性，并有效扩大了系统的定位范围。附图说明

[0052] 图1是本发明一实施例的机器人自动化装配装置的结构示意图。

[0053] 图2是本发明一实施例的多传感器系统示意图。

[0054] 图3为本发明一实施例的基于多传感器融合的机器人自动化装配方法的装配流程图。
附图标记说明：
1-第一待装配体
2-第二待装配体
3-多传感器器系统
3.1-第一视觉传感器
3.2-近距离激光测距传感器阵列第一传感器
3.3-中距离激光测距传感器阵列第一传感器
3.4-中距离激光测距传感器阵列第二传感器
3.5-近距离激光测距传感器阵列第二传感器
3.6-第二视觉传感器第一传感器
3.7-第三视觉传感器
3.8-中距离激光测距传感器阵列第三传感器
3.9-近距离激光测距传感器阵列第三传感器
3.10-第二视觉传感器第二传感器
4-工业机器人
5-力觉传感器
6-夹持系统
7-装配轴
8-装配孔

具体实施方式

[0055] 下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

[0056] 一种基于多传感器融合的机器人自动化装配装置，包括上位机系统、工业机器人、夹持系统和多传感器系统，其中，

[0057] 所述上位机系统基于所述多传感器系统采集到的关于待装配体的三位位姿信息，待装配体之间和待装配体与不同传感器之间的距离信息数据，对待装配体之间的三维位姿
进行在线分析，制定相关措施，所述相关措施包括向所述工业机器人发出控制指令，即所述上位机系统一方面接收空间、距离等数据信息，另一方面根据多传感器检测到的信息快速
规划待装配体间装配路径，保证待装配体之间进行下一步的运动行进路线，然后由所述上
位机系统把分析出的决策指令传输给所述工业机器人，规划所述工业机器人运动路径，带
动可移动待装配体向固定待装配体行进；

[0058] 所述工业机器人基于所述控制指令，驱动所述夹持系统固定、夹持和移动可移动待装配体，向固定待装配体运动；

[0059] 所述多传感器系统与所述上位机通信连接，所述多传感器系统基于多种传感器的组合采集待装配体的位姿信息和待装配体间的接触力信息，即基于视觉传感器，激光测距
传感器和力觉传感器所检测到的关于空间位姿和距离的信息；

[0060] 所述夹持系统固定安装于所述工业机器人，所述工业机器人驱动所述夹持系统带动可移动待装配体运动；

[0061] 所述多传感器系统固定安装于所述夹持系统。

[0062] 在一些优选实例中，所述上位机系统包括总控模块、人机交互模块和安全模块，其中，

[0063] 所述总控模块包括多传感器信息处理模块和规划模块，其中，所述多传感器信息处理模块基于所述多传感器系统采集的装配过程中的实时信息，实时分析所述工业机器人
和所述待装配体中至少一者的位姿信息；所述规划模块基于所述多传感信息处理模块的信
息，规划所述工业机器人的运动路径、向所述工业机器人发出运动指令；

[0064] 所述人机交互模块包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述工业机器人通信连接，即除了本发明中所述工业机器人可自行进行装配外，通过所述人机交互界面可以对
所述工业机器人进行强制控制；

[0065] 所述安全模块与所述工业机器人通信连接，配置为基于所述工业机器人的实时运动状态控制所述工业机器人的紧急停止。

[0066] 如附图2所示，在本发明一优选实施例中，所述多传感器系统包括第一视觉传感器3.1、近距离激光测距传感器阵列第一传感器3.2、中距离激光测距传感器阵列第一传感器
3.3、中距离激光测距传感器阵列第二传感器3.4、近距离激光测距传感器阵列第二传感器
3.5、第二视觉传感器第一传感器3.6、第三视觉传感器3.7、中距离激光测距传感器阵列第三传感器3.8、近距离激光测距传感器阵列第三传感器3.9和第二视觉传感器第二传感器
3.10，所述第一视觉传感器、所述第二视觉传感器第一传感器和第二视觉传感器第二传感
器固定安装于所述夹持系统，所述第一视觉传感器、所述第二视觉传感器第一传感器和第
二视觉传感器第二传感器用于采集待装配体的视觉数据，并发送到所述上位机系统。

[0067] 近距离激光测距传感器阵列第一传感器、中距离激光测距传感器阵列第一传感器、中距离激光测距传感器阵列第二传感器、近距离激光测距传感器阵列第二传感器、中距离激光测距传感器阵列第三传感器和近距离激光测距传感器阵列第三传感器固定安装于
所述夹持系统，多个激光传感器用于采集待装配体的距离数据，并发送到所述上位机系统。

[0068] 在一些优选实例中，所述第一视觉传感器、所述第二视觉传感器、中距离激光测距传感器阵列和近距离激光测距传感器阵列包括信息收集模块和信息处理模块，所述信息收集模块与传感器通讯连接，所述信息处理模块与传感器通讯连接，传感器均包括一个或多
个所述信息收集模块。

[0069] 所述力觉传感器固定安装于所述夹持系统与所述工业机器人的之间，所述力觉传感器用于采集所述夹持系统与所述工业机器人之间的力矩变化信息，并发送到所述上位机
系统。

[0070] 如附图1所示，在本发明一实施例中，还包括第一待装配体1和用于装配到所述第一待装配体中的第二待装配体2，其中，所述第一待装配体为带孔类装配体，所述第二待装配体为带轴类装配体，在本发明一实施例中以轴孔自动化装配进行描述，即本发明一实施
例是基于精准定位的弹性轴孔自动化装配装置。

[0071] 如附图1和附图2所示，所述上位机系统接收所述多传感器系统3采集得到的数据，对数据进行处理，得到第一待装配体1的位置和姿态信息，并根据第一待装配体1的位置和
姿态信息向所述工业机器人4发出运动指令，以控制所述工业机器人4按照设定路径运动，
进而带动所述夹持系统6运动；所述夹持系统6用于根据所述上位机系统的控制实现对于第
二待装配体2的夹持和固定；所述多传感器系统3与所述上位机系统连接，用于采集所述待
装配体的视觉和位置数据以及装配体间的接触力信息，并将采集到的数据发送给上位机系
统。

[0072] 在本发明一实施例中，还提供了一种基于多传感器融合的机器人自动化装配方法。如图3所示，该方法包括以下步骤：

[0073] S100，检测待装配体三维位姿，控制工业机器人驱动夹持系统移动第二待装配体至第一待装配体附近，使第一待装配体与第二待装配体在待装配方向上对齐；

[0074] 其中，S100具体通过以下步骤实施：

[0075] S101，利用第一视觉传感器检测第一待装配体的三维位姿信息，并将所检测到的所述第一待装配体的三维位姿信息反馈给上位机系统；

[0076] S102，通过上位机规划路线并引导工业机器人，带动夹持系统运动到指定位置；

[0077] S103,手动的将第二待装配体放置在所述夹持系统上并进行固定，保证所述第二待装配体的固定位置精度；

[0078] S104,在上位机系统的控制下，所述工业机器人将第二待装配体转运到预定范围，根据S101已检测的第一待装配体的三维位姿信息，对工业机器人进行路径规划，并向所述
工业机器人发送控制命令，并控制工业机器人根据控制指令将第二待装配体引导至第一待
装配体附近，此处的附近指的是一个基于所述第一待装配体与所述第二待装配体初步定位
的范围；

[0079] S105，调整第二待装配体三维位姿，使第二待装配体与第一待装配体在两者待装配方向上整体对齐，在本发明一实施例中指的是第二待装配体与第一待装配体在水平方向
上的水平对齐；

[0080] S106，当所述第一待装配体与所述第二待装配体在待装配方向上整体对齐后，利用第二视觉传感器(包括第二视觉传感器第一传感器和第二视觉传感器第二传感器)对所
述第一待装配体和第二待装配体进行中距离观测，并将观测信息反馈给所述上位机系统，
所述上位机系统根据观测到的信息计算得到所述第一待装配体与所述第二待装配体之间
的部分位姿关系，然后利用得到的部分位姿关系对所述第二待装配体的位姿进行调整，使
第一待装体和第二待装配体之间在两者待装配方向上待装配部位的对齐精度，在发明一实
施例中，指的是使第一待装体的孔和第二待装配体的轴之间对齐；

[0081] S107，中距离激光测距传感器陈列(包括中距离激光测距传感器阵列第一传感器、中距离激光测距传感器阵列第二传感器和中距离激光测距传感器阵列第三传感器)，采集
所述第一待装配体相对于所述中距离激光测距传感器阵列的距离信息，并将采集到的距离
信息反馈给所述上位机系统，所述上位机系统根据中距离激光测距传感器阵列反馈的信息
对步骤S106得到的所述第一待装配体与所述第二待装配体之间的部分位姿关系进行补充，
得到所述第一待装配体与所述第二待装配体之间的三维位姿关系，所述上位机系统根据所
述第一待装配体与所述第二待装配体之间的三维位姿关系，对所述工业机器人的路径再次
进行规划，并向所述工业机器人发送控制指令，对所述第二待装配体进行调整，直到所述第一待装配体与所述第二待装配体之间的实际位姿关系与目标位姿关系之间的偏差小于第
一设定阈值；

[0082] S200，当所述第一待装配体与所述第二待装配体之间的实际位姿关系与目标位姿关系之间的偏差小于第一设定阈值后，所述上位机系统向所述工业机器人发送控制命令，
所述工业机器人根据所述控制命令驱动所述夹持系统沿带待装配方向的深度方向靠近所
述第一待装配体，与此同时，所述中距离激光测距传感器阵列实时采集所述第一待装配体
与所述中距离激光测距传感器阵列之间的距离信息，直到所述第一装配体与所述中距离激
光测距传感器阵列之间的距离缩小到第二设定阈值后，启动近距离激光测距传感器阵列并
停止运动；

[0083] S300，通过近距离激光测距传感器阵列与第三视觉传感器采集信息，调整第二待装配体与第一待装配体位姿，使第一待装配体和第二待装配体之间的实际位姿关系和目标
位姿关系之间的误差小于第三设定阈值后，控制第二待装配体运动装配，力觉传感器检测
到第一待装配体与第二装配体待装配部位之间的力接触信息，调整第二待装配体位姿，使
第一待装配体和第二待装配体之间的实际力矩和目标力矩偏差小于力觉设定阈值；

[0084] 其中，S300通过以下步骤实施；

[0085] S301，所述近距离激光测距传感器阵列(包括近距离激光测距传感器第一传感器、近距离激光测距传感器阵列第二传感器和近距离激光测距传感器阵列第三传感器)，采集
所述第一待装配体与所述近距离激光测距传感器阵列之间的距离信息，并将采集到的信息
反馈给所述上位机系统，所述上位机系统根据所述近距离激光传感器阵列反馈的信息计算
得到所述第一待装配体与所述第二待装配体之间的部分位姿关系，然后利用得到的部分位
姿关系对所述第二待装配体的位姿进行调整，提高所述第一待装配体和所述第二待装配体
之间的俯仰角和方位角的对齐精度；

[0086] S302，利用第三视觉传感器，对所述第一待装配体和所述第二待装配体进行近距离观测，并将观测到的距离信息反馈给所述上位机系统，所述上位机系统根据观测信息计
算得到所述第一待装配体与所述第二待装配体之间的部分位姿关系信息，然后利用得到的
部分位姿关系对所述第二待装配体的位姿进行调整，进一步提高所述第一待装配体和所述
第二待装配体之间沿装配方向上的深度方向上的对齐精度，调整至所述第一待装配体和所
述第二待装配体之间的位姿关系和目标位姿关系之间的误差小于第三设定阈值；

[0087] S303，当所述第一待装配体和所述第二待装配体之间的位姿关系和目标位姿关系之间的误差小于第三设定阈值后，所述上位机系统向所述工业机器人发送控制命令，所述
工业机器人根据所述控制命令驱动所述夹持系统带动所述第二待装配体继续沿深度方向
运动，直到力觉传感器5检测到所述第一待装配体与所述第二装配体的接触所引起的力矩
变化信息，在本发明一实施例中指的是第一待装配体上的装配孔与所述第二装配体上的装
配轴之间的接触所引起的力矩变化信息，所述力觉传感器采集所述装配孔与所述装配轴之
间的接触力所形成的力矩的大小及方向信息，并将采集到的信息反馈给所述上位机系统，
所述上位机系统根据所述力觉传感器反馈的信息，结合力觉控制模型，对所述工业机器人
的路径再次进行规划，并向所述工业机器人发送控制指令，控制工业机器人进行调整，直到所述第一待装配体与所述第二待装配体的待装配部位之间测得的实际力矩与目标力矩之
间的偏差小于力觉设定阈值；

[0088] S400，所述工业机器人驱动所述夹持系统实现所述第二待装配体与所述第一待装配体之间的装配操作，所述上位机系统实时判断所述近距离激光测距传感器阵列测量的所
述第一待装配体与所述近距离激光测距传感器阵列之间的距离，当所述第一待装配体与所
述近距离激光测距传感器阵列之间的距离缩小至第四设定阈值并且当所述第一待装配体
与所述第二待装配体的待装配部位之间测得的实际力矩与目标力矩之间的偏差小于力觉
设定阈值时，则标志装配操作完成。

[0089] 在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

[0090] 此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0091] 术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

[0092] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些
更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

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