横向注入电机的智能组配构体研发

　　斜向压嵌装配的特点与自动装配策略装配任务与装配关系本装配单元的装配对象为
电机和由电机套筒、弹簧片等零件组成的电机套筒组件。电机和电机套筒的结构简图如所
示。电机套筒呈左右对称结构：下方是圆柱形的电机套筒与电机的零件简图凹槽，用于放
置弹簧片等零件；上沿是半圆形的凹口，用于卡住电机的上端轴。电机的两个侧面是平面，
另两个侧面是圆弧面。在装配电机前，电机套筒的凹槽中已装有弹簧片等零件。该装配任
务将电机斜向压嵌入电机套筒。装配结束后，电机的上端被卡入电机套筒的上翼缘，下端
轴插入减速器的十字槽中。
　　由于工艺要求，电机套筒上沿的变形不能很大，实际装配时，要先将电机下端斜向
插入电机套筒中，然后再将电机上端压入电机套筒。在装配过程中，要同时克服电机套筒
和弹簧片因变形产生的阻力。施加的装配力不仅使电机有斜向下插的运动，而且使电机有
压嵌电机套筒上沿的运动。这说明该装配作业是一个斜向压嵌装配的过程，整个过程可简
单描述如下：（1）电机下端轴斜向插入电机套筒中，电机上端处于自由状态；（2）电
机上端向电机套筒靠近，与电机套筒的上沿接触；（3）电机上端继续运动，下压弹簧片
并涨开电机套筒上沿，使电机进入电机套筒；（4）电机在弹簧片和电机套筒的弹性变形
约束下继续运动，直至嵌入电机套筒中；（5）电机在电机套筒中的运动受到约束，装配
动作结束。
　　从上面对斜向压嵌电机装配过程的分析可以看出：为顺利完成装配任务，要同时提
供沿电机轴向的装配力和沿电机径向的装配力；而且对于装配过程中的不同的接触状态 ，
其受力状态各不相同，所需的装配力也相应不同。
　　斜向压嵌装配作业的自动装配策略手工装配时，一般采用如所示的夹持方式和斜向
压嵌装配动作。人手的食指搭在电机上端轴处对电机进行轴向定位和产生轴向压力。人手
的拇指和中指环绕电机的两个圆弧侧面，对电机进行径向定位和产生径向压力。各手指产
生的压力是装配过程中装配力的来源。斜向压嵌装配时，各手指与电机保持相对静止，通
过绕手腕旋转使电机运动到不同的斜向位姿。同时，通过各手指的协调配合，自动顺应不
同的接触状态，产生合适的装配力。
　　人手的斜向压嵌装配动作通过模拟人手的斜向压嵌装配动作，我们设计了如所示的
仿生手爪。该夹持器主要由支座、手指、手爪体和气缸驱动装置 4 部分组成，分别类似于人
的小臂、手指、手掌和手部的肌腱。手指与手爪体固连在一起，通过螺销装在支座上，可以
绕支座转动，这类似于手掌绕手腕的转动。
　　支座是安装手指、手爪体和气缸驱动装置的地方，同时也是整个手爪与外界连接的接
口。手指部分有两个手指，对称分布形成圆形空腔，类似人手的拇指和中指，用于对电机
径向的夹持。手爪体是整个手爪的核心组成部分，不仅用于对电机的径向夹持，还用于执
行斜向压嵌装配的动作。
　　手爪体上方设计有钩子，类似人手的食指，在电机轴向施加装配力。手爪体通过螺销
与支座连接。装配开始时，手爪体在顶销的作用下偏垂直方向 15.抓取电机时，钩子仍保
持这一倾斜姿态，以保证斜向的装配角度。当斜向插轴结束后，手爪继续向前运动，使顶
销受到压迫，电机随手爪体沿螺销轴旋转。转动时，钩子将产生向下的运动，提供轴向的
装配力，把电机压嵌入电机套筒。
　　电机采用滑槽送料。电机滑槽有一定的倾斜角度，可使电机顺利滑下。电机套筒采用
托盘送料。电机套筒在送料托盘上由电机套筒的 3 个孔定位。抓取电机套筒时，抓取点也
为电机套筒上的 3 个孔。通过统一定位基准与抓取基准，可以减小对电机套筒的抓取误差。
　　对电机操作时，机器人末端装上电机手爪。通过模拟人手的装配动作，电机手爪不仅