微装配设备已广泛运用在微小器件装配任务中。快速开发高效、稳定的装配系统,是企业提高产品质量、快速占领市场和提升核心竞争力的重要途径。目前,微装配设备快速开发问题主要集中在三个方面:装配序列规划、装配对齐策略和操作臂运动规划。装配序列规划决定零件装配的先后顺序,为后续装配工艺制定提供依据。目前,这部分工作主要依靠人工分析,缺乏有效的自适应指导原则。随着产品零件增多,结构复杂化,人工分析势必陷入瓶颈;在硬件水平和控制处理算法一定的情况下,装配设备的装配精度依赖于装配策略地选取。目前,装配特征对齐多采用顺序对齐方式,这种装配方式无法避免误差积累和传递;操作臂在装配作业中存在潜在空间干涉问题,需要对操作臂进行合理、安全的运动规划,这对提升装配效率具有重要意义。此部分目前仍采用人工校对方式,势必延长开发周期。因此本文对上述三个问题进行研究,主要内容包括:1.本文在装配位姿固定前提下,通过分析零件空间位置关系,获取零件间的装配顺序,进而得到连接关系与干涉关系“冲突”或具有“高内聚、低耦合”特点的零件集合,将之作为子装配体与其他零件一同装配,为简化装配工艺提供一种行之有效的方案。根据实际微装配设备与装配任务,分析影响装配序列优劣的因素,量化后引入贪心策略中,使用贪心算法直接得到完整装配序列,为开发装配设备、制定装配工艺提供依据与建议。经过人工分析,得到的装配序列合理、可靠。2.使用向数字模型空间对齐的装配策略以避免顺序对齐带来的误差。针对遮挡情况下零件位姿定位问题以及零件与模板因加工产生轮廓偏差问题,采用相似特征配准方式实现零件匹配。设计特征描述符结合特征点将模型与零件轮廓分段,并识别直线特征或曲线特征。使用特征值约束与顺序一致性原则实现多特征配准,利用Hausdorff距离评价零件匹配效果。通过显微视觉实验平台采集图像,该算法可以实现对完整零件与遮挡零件的匹配。3.对装配空间中操作臂以及静态障碍进行建模,简化求解空间,将碰撞问题转换为数学问题,设计碰撞检测算法,确保运动的安全、可靠。根据操作臂运动特点改进遗传算法,设计运动评价函数并引入至规划算法中使算法适应操作臂运动规划问题。仿真实验证明,该方法能够得到安全的运动方案。本文的研究工作为实现装配设备高效开发提供技术支持。