无论是在工业上还是国防上精密装配作业都很常见,但是目前工业机器人主要采用传统的位置控制,缺乏环境感知和环境顺从的能力,这就导致了这类作业整体的自动化水平还比较低下,主要由人类或者人机协同来完成。为了提高生产力,解放双手,尽快完成我国制造业转型,迈向制造强国,实现机器人自主装配作业显得很有必要。本文将计算机视觉和柔顺控制技术应用于工业六轴机器人上,研究了机器人对高精度方形套件的自主柔顺装配方法。通过工业相机、六维力传感器和主动柔顺算法实现机器人对工件的位姿识别和对环境的感知与顺从并顺利完成装配,为后续运用到实际工业装配环境中提供理论支持。主要研究内容包括以下几个方面:1)针对目标装配工件,建立了三维模型和参考坐标系,分析了装配过程中可能存在的接触状态;根据主动柔顺控制思想搭建了以安川六自由度机器人为主,视觉、力觉传感器为辅的装配实验平台,赋予机器人视觉感知和力觉感知的能力;为了顺利完成装配,还建立了工具坐标系。2)开发了视觉感知与定位系统。根据相机成像原理完成了相机的标定;针对未知姿态摆放的方形件工件,首先通过滤波增强算法预处理图片,采接着用轮廓识别算法找出工件的四个特征点像素坐标,然后利用Pn P算法求解出工件的位姿;完成了手眼标定,将计算得到的位姿坐标转换到基坐标中去,从而引导机器人装配。3)设计了基于导纳控制算法的柔顺装配策略。研究了力传感器的标定与重力补偿算法,完成标定实验来得到机器人与环境的接触力信息;分析了导纳控制原理;就不规则的方形套件,将装配过程分解为对齐和放平两个阶段,并采用导纳控制算法来完成这两个阶段的运动。4)完成了系统应用软件和人机交互界面的开发,系统软件分为五大模块,分别实现不同的功能;在搭建好的系统硬件基础上进行了柔顺装配实验,分析了装配过程中的接触力和位姿调整数据,实验结果验证了基于导纳控制的柔顺装配策略的有效性。