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　　1、目前的航天产品装配拧紧作业过程中，多采用定力矩扳手等工具进行人工装配，通过人工手动调整力矩值、人工施加力矩拧紧、手动记录完成装配拧紧过程。这种装配拧紧方式劳动强度大、装配效率低且依靠人工施加的力矩一致性较差，亟需引入自动拧紧装置提升生产效率，保证装配质量的一致性。

　　2、当前较成熟的自动拧紧方法主要是采用拧紧轴(拧紧枪)进行力矩输出、转角控制与数据记录，并配合拧紧模组实现自动送钉(或取钉)。而常用自动拧紧装置多适用平面拧紧场景，通过三轴运动机构实现平面运动与定位，并搭载拧紧轴与送钉机构实现螺钉的自动送钉与拧紧，或通过单台机器人搭载拧紧轴进行小作业范围场景的拧紧作业。但航天产品体型较大，装配拧紧涉及较多空间曲面位置的拧紧，且航天产品需防止变形对后续拧紧的影响，对于拧紧装置的空间可达性与运动精度要求较高，仅单台机器人搭载拧紧机构的方式难以满足航天产品的拧紧作业要求。同时，目前的自动拧紧装置大多采用机械式定位或视觉寻孔定位进行位置保证并拧紧，对拧紧过程中地拧偏、拧歪缺少纠正措施。

　　1、本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供基于双机器人协作的自动拧紧系统及方法，该自动拧紧系统满足了航天产品拧紧的空间可达性要求、运动定位与位置补偿、自动取钉要求。

　　3、一种基于双机器人协作的自动拧紧系统，包括安装立柱与升降装置、机器人系统、螺钉供料系统、操作终端、控制柜，

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　　4、所述安装立柱与升降装置有2套，呈龙门式安装，通过线缆桥架连接；所述机器人系统设于安装立柱与升降装置的升降装置上，通过升降装置进行移动；所述机器人系统的末端设有执行机构，用于执行吸钉拧紧动作；所述螺钉供料系统设置于安装立柱与升降装置的安装立柱一侧，用于供应所需螺钉；所述操作终端布置有管控系统，管控系统用于下发拧紧任务，控制机器人系统，记录并存储数据；所述控制柜用于系统的电气控制与供电。

　　5、作为优选方式，所述安装立柱与升降装置包括电机、减速器、丝杠、升降平台、导轨滑块、安装基座、限位块、线缆拖链、限位开关、安装立柱本体，

　　6、所述安装立柱本体设于安装基座上，所述电机、减速器、丝杠、导轨滑块安装在安装立柱本体上，共同驱动升降平台垂直运动；所述升降平台与丝杠连接，所述限位块、限位开关安装在升降平台的行程末端。

　　7、作为优选方式，所述执行机构包括六维力传感器、工具支架、3d相机、吸钉管、夹爪、夹持气缸、电批、导轨滑块、推进气缸、拧紧枪，

　　8、所述六维力传感器两端分别连接有机器人系统和工具支架，所述工具支架一侧连接3d相机，另一侧连接导轨滑块、推进气缸；所述拧紧枪与导轨滑块连接，拧紧枪的末端安装电批，用于拧紧；所述电批匹配设置有吸钉管、夹爪、夹持气缸。

　　10、本发明还公开了一种基于双机器人协作的自动拧紧系统的使用方法，包括如下步骤：

　　11、s1、操作终端的管控系统进行任务下发，机器人系统的末端视觉系统对待拧紧的螺纹孔空间位置与螺钉位置进行检测、识别；

　　13、s3、安装立柱与升降装置配合机器人系统运动，机器人系统进行取钉作业；

　　14、s4、机器人系统按照规划的路径进行螺钉拧紧，通过视觉系统补偿位置误差。

　　15、作为优选方式，所述步骤s2中，根据检测数据，视觉系统解算出当前产品的位姿，通过对比当前位姿与离线位姿之间的调节量，对离线规划好的双机器人运动路径进行补偿，避免干涉。

　　16、作为优选方式，所述步骤s3中，3d相机视觉识别位置，夹持气缸控制夹爪张开，推进气缸推进吸钉管至螺钉头部1-2mm处，吸钉管将螺钉吸取，夹持气缸控制夹爪闭合，防止螺钉掉落，推进气缸收回，完成取钉。

　　17、作为优选方式，所述步骤s4中，升降平台配合机器人系统携带执行机构运动至待拧紧孔位上方，机器人系统关节运动，调整螺钉与孔位法向垂直，夹持气缸控制夹爪张开；机器人系统携带末端吸取夹持的螺钉靠近至拧紧位置，推进气缸推动电批，拧紧枪旋转输出扭矩将螺钉推入孔内；六维力传感器实时监测对接拧紧过程的力与力矩大小，反馈给管控系统，通过机器人导纳控制算法调整螺钉的方向角度，进行位置补偿，实现螺钉与孔自动对正，螺钉旋拧。

　　18、本发明针对航天产品拧紧的空间可达性要求、运动定位与位置补偿、自动取钉要求等，首先通过2台协作机器人携带执行机构进行空间运动与定位，再通过安装立柱与升降装置扩展机器人的运动范围，通过设计取钉机构实现多种规格螺钉的吸取，通过视觉系统进行寻孔定位与位置补偿。最后，通过引入六维力传感器监测拧紧过程中的各个方向的力与力矩的大小，将其反馈给控制系统，调整拧紧动作，实现螺钉柔顺拧紧。

　　20、(1)采用了全自动化拧紧方式，实现取钉、拧紧控制、数据采集记录的全过程自动化，减轻了操作人员劳动强度，提升了转运效率，同时避免大型设备装配拧紧过程中的登高作业风险。

　　21、(2)本发明应用了2台协作机器人，并采用升降装置拓展机器人的运动范围，保证了机器人末端拧紧机构的可达性，能够兼容一定空间尺寸范围内产品的拧紧。同时，2台协作机器人可同时进行对称拧紧，能够减小拧紧过程中的产品对象变形影响。

　　22、(3)本发明在拧紧装配过程中，集成了六维力传感器，能够监测对接过程中各方向力与力矩的大小，并将其反馈给控制系统，调整拧紧动作，实现螺钉柔顺旋拧。

　　1.一种基于双机器人协作的自动拧紧系统，其特征在于：包括安装立柱与升降装置、机器人系统、螺钉供料系统、操作终端、控制柜，

　　2.根据权利要求1所述的一种基于双机器人协作的自动拧紧系统，其特征在于：所述安装立柱与升降装置包括电机、减速器、丝杠、升降平台、导轨滑块、安装基座、限位块、线缆拖链、限位开关、安装立柱本体，

　　3.根据权利要求1所述的一种基于双机器人协作的自动拧紧系统，其特征在于：所述执行机构包括六维力传感器、工具支架、3d相机、吸钉管、夹爪、夹持气缸、电批、导轨滑块、推进气缸、拧紧枪，

　　4.根据权利要求1所述的一种基于双机器人协作的自动拧紧系统，其特征在于：所述机器人系统设有末端视觉系统。

　　5.一种如权利要求1-4任一所述基于双机器人协作的自动拧紧系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

　　6.如权利要求5所述的一种基于双机器人协作的自动拧紧系统的使用方法，其特征在于：所述步骤s2中，根据检测数据，视觉系统解算出当前产品的位姿，通过对比当前位姿与离线位姿之间的调节量，对离线规划好的双机器人运动路径进行补偿。

　　7.如权利要求5所述的一种基于双机器人协作的自动拧紧系统的使用方法，其特征在于：所述步骤s3中，3d相机视觉识别位置，夹持气缸控制夹爪张开，推进气缸推进吸钉管至螺钉头部1-2mm处，吸钉管将螺钉吸取，夹持气缸控制夹爪闭合，推进气缸收回，完成取钉。

　　8.如权利要求5所述的一种基于双机器人协作的自动拧紧系统的使用方法，其特征在于：所述步骤s4中，升降平台配合机器人系统携带执行机构运动至待拧紧孔位上方，机器人系统关节运动，调整螺钉与孔位法向垂直，夹持气缸控制夹爪张开；机器人系统携带末端吸取夹持的螺钉靠近至拧紧位置，推进气缸推动电批，拧紧枪旋转输出扭矩将螺钉推入孔内；六维力传感器实时监测对接拧紧过程的力与力矩大小，反馈给管控系统，通过机器人导纳控制算法调整螺钉的方向角度，进行位置补偿，实现螺钉与孔自动对正，螺钉旋拧。

　　本发明公开了一种基于双机器人协作的自动拧紧系统，包括安装立柱与升降装置、机器人系统、螺钉供料系统、操作终端、控制柜。本发明还公开了该自动拧紧系统的使用方法。本发明实现螺钉的柔顺拧紧，实现产品水平装配拧紧效率提升，保证产品装配拧紧质量一致性。

　　技术研发人员：彭玉童,王向东,钟涵,杨嘉宾,王子立,苏华,陈加才,李玉堂

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