本發明屬于工業機器人和電器附件，具體地說，涉及一種替代人手解決插座正常操作的機械手臂控制裝置及方法。

背景技術：

1、機械手臂具有滿足節省人力成本、提高生產效率等特點，成為越來越多檢測機構自動化測試的理想選擇。機械手臂，作為自動化工具，能根據預設程序或特定需求自動完成物品的傳遞和各類操作任務，有效減輕了人工負擔。高級機械手臂還能模仿人類手臂的靈活運動，執行更為復雜的作業。在半導體生產、工業流程、醫療救治、軍事應用以及太空科研等多個領域，這類裝置均得到了廣泛應用。它們的核心優勢在于能夠接收指令，并在三維空間中精確鎖定目標點，高效執行作業任務。

2、家用和類似用途插座，作為電氣連接的關鍵部件。廣泛分布于居家、酒店住宿、工業生產、辦公空間及戶外充電站等各個領域，其質量與民眾的日常生活便捷性及安全健康密不可分。這類產品已被納入我國ccc(中國強制性產品認證)制度管理之下，要求必須符合相應的國家標準要求，并在通過嚴格的強制性認證流程、獲得ccc認證證書后，方可合法流通并進入市場銷售。

3、對于家用和類似用途的插頭插座，我國目前實施的國家通用標準為gb/t?2099.1-2021《家用和類似用途插頭插座第1部分：通用要求》，該標準的第21章正常操作明確給出對于插座正常操作(插拔壽命)試驗的測試流程，允許制造商指出試驗程序從圖的哪點開始，是點1、點2還是點3。當選擇點3手動測試開始時，在進行插座的插拔壽命測試過程中，由于這一環節高度依賴人工操作，長時間重復進行插拔動作會對測試人員的手部造成顯著的勞損風險。這種勞損不僅體現在手指關節的疲勞與酸痛上，還可能引發手腕、前臂等部位的肌肉緊張與不適。因此，在進行此類測試時，除了關注插座本身的性能與質量外，還應高度重視測試人員的健康與安全，探索自動化測試方案等措施，以減輕測試人員的勞動強度，提高工作效率，并保障其身心健康。

4、如何有效地完成機械手臂代替人手對插座進行插拔，并且最大限度地降低由于插座的保護門無法正常驅動導致需要人手插拔測試；如何設計機器手臂裝夾試驗插頭的夾具；如何設計安裝夾夾緊插座的夾具；如何定位插座插孔位置坐標；如何規劃編寫機械手臂關節在空間上的運動軌跡；如何監控插頭的插銷是否正常驅動插座保護門從而使插頭與插座插合；如何監控插頭插入插座后是否能正常通斷電；是我們需解決的問題。

5、有鑒于此特提出本發明。

技術實現思路

1、本發明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種替代人手解決插座正常操作的機械手臂控制裝置及方法。

2、為解決上述技術問題，本發明采用技術方案的基本構思是：

3、一種替代人手解決插座正常操作的機械手臂控制裝置，包括機械手臂、與機械手臂相連接的示教器，示教器的一端裝設有上位機，上位機上分別裝設有視覺傳感器、壓力傳感器、電流傳感器。

4、可選的，機械手臂包括六軸機械手臂，六軸機械手臂的一端裝設有末端旋轉軸，末端旋轉軸的一端裝設有連接底座，連接底座的一端裝設有試驗插頭夾具機構和壓力緩沖機構，試驗插頭夾具機構配合有樣品裝夾夾具。

5、可選的，壓力緩沖機構包括裝設在連接底座一側的支架體，支架體的一端固定連接有多個彈簧。

6、可選的，試驗插頭夾具機構包括試驗插頭固定機構，試驗插頭固定機構上分別裝設有試驗插頭和視覺傳感器。

7、可選的，樣品裝夾夾具包括固定底座，固定底座上轉動配合有絲杠，絲杠的一端固定連接有手柄，絲杠上螺紋配合有兩個活動鉗板，絲杠上裝設有導螺母。

8、一種替代人手解決插座正常操作的機械手臂控制方法，適用于以上任意一項所述的機械手臂控制裝置，包括以下步驟：

9、s1、檢測電路的電源接線端連接到測試樣品的接線端，測試樣品裝夾到樣品裝夾夾具；其中，還需要對機械手臂模擬人手插拔進行視覺定位，具體方法包括以下步驟：

10、s11、通過安裝在機械手臂末端的試驗插頭夾具機構上的視覺傳感器，進行定點拍照以及掃描，建立單相兩極插座或單相兩極帶接地插座的插孔數據模型；

11、s12、根據視覺傳感器掃描的模型數據，上位機計算對接軸線方向插孔位置坐標并計算機器人預對接位置與姿態，定義為a點坐標，a點坐標的特征為插孔正前方一定距離；

12、s13、上位機將計算得到的a點坐標數據傳輸到示教器，由示教器的程序控制機械手臂運動到a點坐標；

13、s2、檢測電路的負載接線端子對應連接到試驗插頭線或接線端子上，試驗插頭安裝到試驗插頭夾具機構；

14、s3、使用機械手臂示教器的示教功能，以試驗插頭的地極插銷頂點為工具尖點設定工具參數，后續機械手臂動作以工具尖點設定的工具參數編寫和示教程序；其中，機械手臂模擬人手插拔示教程序具體包括以下步驟：

15、s31、機械手臂進入示教模式，系統提供的工具參數設定，參數都包含六個項目，其中偏移x，偏移y，偏移z描述了工具尖點與法蘭面間的相對位置，角度a，角度b，角度c描述尖點的方向；

16、s32、其中插拔不順利時，以世界坐標運動的方式向前移動機械手臂，將試驗插頭的插銷頂點接觸到插座保護門設為b點坐標，將到達b點坐標的軌跡錄入示教程序中；其中，插拔順利時，試驗插頭退出樣品內部，到達a點位置，以關節坐標運動和世界坐標運動的方式以移動機械手臂回到初始位，結束當前位的測試；

17、s33、在示教程序中設定測試需要完成的目標周期次數，與s2中完成插拔的實際周期次數進行比較判斷，沒達到目標周期則以世界坐標運動的方式移動機械手臂，試驗插頭退出樣品內部，到達a點位置，再次回到s2中繼續進行動作；

18、s4、根據樣品測試需求判斷是否進行更換相應的試驗插頭，回到步驟一中檢測電路的負載接線端子連接到試驗插頭線或接線端子上的步驟繼續進行測試；其中，機械手臂模擬人手插拔上位機控制具體包括以下步驟：

19、s41、機械手臂上的試驗插頭處于a點坐標時，機器手臂通過示教器控制運行正常插拔程序；

20、s42、機械手臂向前運動進行插拔動作，壓力傳感器監測實時壓力上位機通過監測實時壓力變化曲線，當壓力值在沒有達到設定的最大值前，插座保護門正常驅動打開，機器手臂通過示教器繼續運行正常插拔程序；

21、s43、上位機通過電流傳感器監測電流狀態，電流傳感器輸出樣品電流接通信號，則插頭插座正常對接成功一次；電流傳感器沒有輸出樣品電流接通信號，則插頭插座對接失敗提示報警。

22、采用上述技術方案后，本發明與現有技術相比具有以下有益效果，當然，實施本發明的任一產品并不一定需要同時達到以下所述的所有優點：

23、本發明提供了一種自動化測試方案，用機械手臂代替人手對插座進行正常操作測試，應用中，在相關機構及電路共同作用下，只需要完成插座的裝夾和測試電路的連接，以及測試程序的調試和機械手臂動作及工具尖點校準。然后通過視覺傳感器分析插座的圖像特征，根據圖像特征控制機器手臂定位測試目標插孔，對于保護門不能輕易或垂直力驅動的插座，在測試程序上模擬人手插拔時的搖晃動作和前進后退動作，上位機分析機械手臂上的試驗插頭對插座的正常操作測試過程中壓力傳感器、電流傳感器的數據，通過壓力傳感器識別插頭在驅動保護門時的插入力，通過判斷插入力的變化曲線的特征，來判斷保護門是否被正常驅動。通過電流傳感器轉換出的信號判斷插頭插入插座時是否正常通電，給測試人員減輕勞動強度，且提高了工作效率，基于上述，所以本發明有好的應用前景。

24、下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的描述。