平衡轴在汽车的减震及整车稳定性上有着重要的作用。在汽车平衡轴装配生产线中,在对螺栓进行拧紧作业前,需要人手工将螺栓放置在指定位置,并进行预拧。这一过程耗费人力、物力,而且影响生产效率。本文设计一款基于视觉的机器人放置螺栓和预拧系统代替人工操作,对减轻人工劳动强度、提高生产线作业效率具有重要作用。本文主要研究内容如下:(1)设计了螺栓预拧机器人及用于抓取和预拧螺栓的专用柔性手爪。机器人采用轻量型模块化设计,通过平面关节式结构带动末端抓取螺栓。针对螺栓的预拧工况要求,末端利用附带弹簧的柔性自适应结构,通过后置电机带动末端的同步带轮带动手爪旋转实现螺栓的预拧。(2)建立了机器人运动学模型并进行轨迹规划。推导机器人运动学方程和动力学方程,获得了机器人运动学正、逆解,对相机以及机器人手眼系统进行了标定,在关节空间中规划了运动轨迹。通过作业空间中的仿真分析验证所建立系统的正确性。(3)设计了基于PMAC的机器人控制系统,开发了基于PEWIN32PRO的螺栓抓取及预拧自动化控制软件系统,搭建了机器人控制柜,对机器人的软硬件控制系统进行了联合调试。(4)建立了基于HALCON的双目相机螺栓特征点识别算法、螺栓定位抓取和螺栓深度信息测量方法,实现了双目标定、机器人手眼标定、螺栓定位、螺栓位姿提取及抓取,通过样机实验验证了开发的机器人系统实现螺栓自动抓取和预拧的可行性。