1.一种圆-长方形复合孔类零件的机器人自动装配方法，所述装配方法的装配对象是几何要素中既有圆又有矩形的直边和直角的孔类零件和轴类零件，其中具有复合的圆孔和方孔的零件被称为圆-长方复合孔类零件，具有复合的圆柱和方柱的零件被称为圆-长方复合轴类零件，
其特征在于，应用所述装配方法的圆-长方复合孔类零件自动装配系统由：上位机、基座(1)、六自由度机器人(2)、六维力/力矩传感器(3)、装配件(4)(圆-长方复合轴类零件)、夹持固定座(5)、被装配件(6)组成；其中六自由度机器人2是指任意的能实现空间六自由度运动且位置控制精度满足装配作业的机器人，上位机与六自由度机器人(2)的6个伺服驱动/控制器以及六维力/力矩传感器(3)通过总线通讯，装配件(4)是指圆-长方复合轴类零件，被装配件(6)是指圆-长方复合孔类零件，
装配件(4)被夹持在六维力/力矩传感器(3)的工具侧接口上，六维力/力矩传感器(3)的机器人侧接口与六自由度机器人(2)的末端接口固连，带有圆-长方复合孔的被装配件(6)固定于夹持固定座(5)的接口内，夹持固定座(5)和六自由度机器人(2)均固定于基座(1)上；
根据基座(1)、夹持固定座(5)、被装配件(6)的设计图纸尺寸，或根据系统组装好后的实际测量结果，可算出被装配件(6)的圆-长方复合孔相对于六自由度机器人(2)的相对位置，该相对位置被定义为被装配件(6)的推定位置，此推定位置不等于被装配件(6)的实际位置，因此在装配过程中若直接按着被装配件(6)的推定位置控制装配件(4)的运动，容易在被装配件(6)和装配件(4)间产生干涉，需要根据六维力/力矩传感器(3)的反馈对装配件(4)进行调整。
2.根据权利要求1中所述的圆-长方形复合孔类零件的机器人自动装配方法，其装配过程被分为三个阶段，即接近阶段、搜孔阶段、插入阶段；
装配作业开始时首先进入接近阶段，装配件(4)需要在六自由度机器人(2)的控制下从初始位置快速接近被装配件(6)，到达位于被装配件(6)推定位置上方的装配准备位置，此准备位置可由推定位置加上增量矢量[0,0,δz]t算得，δz为竖直方向的位置增量；上述运动的轨迹规划应用5次样条法，其中起点和终点处的速度和加速度均为0，所述起点是指装配件(4)的初始位置，所述终点是指装配准备位置；
装配件(4)到达装配准备位置后进入搜孔阶段，此阶段开始后六自由度机器人(2)将使装配件(4)向被装配件(6)缓慢运动，进行试探，当竖直方向的接触力大于阈值fmax，装配作业的控制系统将根据后若六维力/力矩传感器(3)的反馈判断装配件(4)与被装配件(6)之间的接触状态，然后将装配件(4)抬起一段距离并根据之前的接触状态调整其位姿，调整完成后将重复装配件(4)向被装配件(6)的试探过程，直到满足条件：
fz＜fmax&h≥hd(1)
其中fz表示六维力/力矩传感器(3)测得的竖直方向力分量，fmax是接触力的阈值，h表示装配件(4)插入被装配件(6)的深度，hd是搜孔完成插入深度判别阈值；
当式(1)中条件满足时，装配件(4)的末端已插入被装配件(6)的圆-长方复合孔内，且插入深度达到hd，认为搜孔已完成，可切换到插入阶段；插入阶段内装配件(4)不断沿z轴负方向前进，即装配件竖直向下插入被装配件的方向，每当fz达到阈值fmax时，认为插入过程可能发生卡阻，此时需要对插入的接触状态进行判断，之后根据接触状态调整装配件(4)在孔内的位姿，并继续插入，直到满足条件：
fz＜fmax&h≥hmax(2)
其中hmax是装配完成的插入深度判别阈值；
当式(2)中条件满足时，装配件(4)插入被装配件(6)的深度达到hmax，认为装配件(4)已成功装入被装配件(6)，装配作业结束。
3.根据权利要求1或2中所述的圆-长方形复合孔类零件的机器人自动装配方法，其特征在于，装配作业过程中的六自由度机器人(2)由力/位混合控制系统进行控制，
首先进行坐标系定义，基坐标系σo-xyz的原点固定于基座(1)的机器人接口中心，装配件坐标系σop-xyz和测量σos-xyz的原点分别位于装配件(4)的下表面圆心和六维力/力矩传感器(3)的测力中心；在σop系中，z轴方向平行于装配件(4)装入被装配件(6)的插入方向，x轴方向平行于装配件(4)的几何轮廓对称面且与z轴垂直，y轴方向由z轴的单位矢量叉乘x轴的单位矢量所得到的矢量方向确定；
控制系统的变量定义如下：x＝[x,y,z,θp1,θp2,θp3]t为装配件(4)的位姿矢量，其中x、y、z分别是σop系在基坐标系σo内的位置坐标，θp1、θp2、θp3分别是σop系相对于σo系的3个欧拉角；θ＝[θ1,θ2,θ3,θ4,θ5,θ6]t和τ＝[τ1,τ2,τ3,τ4,τ5,τ6]t分别被定义为六自由度机器人(2)的关节角和关节驱动力矩矢量，其中θi和τi(i＝1,2,…,6)分别表示第i个关节的关节角和驱动力矩；sfe是六维力/力矩传感器(3)在σos系内测得的力旋量原始数据，pfe是将sfe变换到σop系内的力旋量；xd、fd、θd分别是控制过程中x、f、θ的目标值，δx、δf分别是控制过程中x的调整量和f理论值与实际值的偏差；
对于圆-长方形复合孔类零件自动装配用的力/位混合控制系统，每个控制周期内的控制流程分为以下几步：
步骤一、反馈采样：对六自由度机器人(2)的伺服电动机编码器和六维力/力矩传感器3进行读数，分别得到机器人的关节角矢量θ和σos系内的力旋量sfe，根据六自由度机器人2的正运动学仿真可由θ求得装配件的位姿矢量x，σop系内的力旋量pfe可按式(3)计算；
式(3)中r是σos系到σop系的旋转变换矩阵，ps是os点在σop系内的位置矢量，03×3是3阶全零方阵；
步骤二、轨迹规划：按照权利要求3中的装配流程进行装配件(4)的位姿轨迹规划，若装配过程处于接近阶段，按5次样条函数计算当前时刻装配件(4)的目标位姿xd；若装配过程处于搜孔阶段或是插入阶段，需首先判断接触力的z轴分量fz是否达到阈值fmax，若fz<fmax则按使装配件(4)继续接近或插入被装配件(6)生成xd，否则根据接触状态得出装配件4的位姿调整量，然后根据此调整量生成xd；
步骤三、阻抗控制：根据目标力旋量fd和力反馈pfe的偏差δf计算装配件位姿x的调整量δx，使用的阻抗控制模型如式(4)所示，
其中m、b、k分别是装配件(4)与被装配件(6)间虚拟阻抗模型的惯性阵、阻尼阵和刚度阵；对于式(4)中的模型，则由δf到δx的传函如式(5)所示，实际控制时δx根据δf和此传递函数进行计算，
其中s表示传递函数中的拉普拉斯变量；
步骤四、位置控制：将轨迹规划得到的目标位姿xd与阻抗控制得到的调整量δx叠加，按六自由度机器人(2)的逆运动学方程计算得出关节角目标矢量θd，之后按式(6)的前馈+pd反馈控制律计算关节驱动力矩τ，并将其发送给机器人各关节的伺服驱动/控制器，完成当前控制周期的指令输出，
其中mr是六自由度机器人2的广义惯性阵推定值，cr和gr分别是离心力/科氏力项的推定值和重力项的推定值，kv和kp分别是pd反馈控制中的微分项系数矩阵和比例项系数矩阵。
4.根据权利要求3中所述的圆-长方形复合孔类零件的机器人自动装配方法，其特征在于，搜孔阶段内装配件(4)与被装配件(6)的接触状态共有4种，装配件(4)的搜孔运动可根据每次试探后的接触状态确定；
搜孔阶段的第一种接触状态中，单个接触点位于装配件底面轮廓的不完整圆弧内部，说明装配件底面轮廓内的一点与被装配件圆-长方复合孔的边缘发生干涉，装配件应向远离接触点的方向运动；
搜孔阶段的第二种接触状态中，单个接触点位于装配件底面轮廓的不完整圆弧边界上，说明装配件(4)与被装配件(6)处于边缘的尖角接触状态，此状态是搜孔完成前的临界状态，装配件应向远离接触点的方向运动较小的距离；
搜孔阶段的第三种接触状态中，两个接触点位于装配件底面轮廓的不完整圆弧边界上，说明两个接触点确定的猎狐段悬出被装配件(6)的圆-长方复合孔边界，因此装配件应向远离接触点连线的方向运动，此种接触状态可等效为搜孔阶段的第一种接触状态，将两个接触点看作是连线中点处的一个接触点，这样调整策略完全相同；
搜孔阶段的第四种接触状态中，单个接触点位于装配件底面轮廓的长方部分内，说明装配件(4)与被装配件(6)由于对称面不平行产生了长方形部分的干涉，应绕z轴将装配件进行旋转，使接触点被旋出方形部分；
上述四种接触状态下，σop系内的力平衡方程均可被统一地写作：
其中fx、fy、fz分别是将六维力/力矩传感器(3)测得的力反馈变换到σop系内的三个力分量，此处的fz与权利要求3中的fz定义相同；
mx、my、mz分别将六维力/力矩传感器(3)测得的力反馈变换到σop系内的三个力分量，f是搜孔阶段接触点处的法向力的大小；对式(7)进行求解，可得：
根据各类接触状态的定义以及式(8)中的求解结果，在表1中汇总给出搜孔阶段内的接触状态判别式及各接触状态对应装配件调整策略：
表1搜孔阶段内的接触状态判别式及各接触状态对应装配件调整策略
在自动装配作业的搜孔阶段内，每次装配件(4)与被装配件(6)进行试探接触后的搜孔轨迹可按以下步骤规划：
步骤一、根据力反馈变换得到的力旋量pfe，按式(8)求解表1第2列中的力平衡方程式，得到f、l、θc；
步骤二、根据表1第3列中的判别式确定搜孔阶段的接触状态种类；
步骤三、由表1第4列的调整策略，得到装配件在下一次试探中的位姿调整量，将其叠加到正常的调整运动轨迹中，得到下一次试探中装配件(4)的搜孔运动轨迹。
5.根据权利要求4中所述的圆-长方形复合孔类零件的机器人自动装配方法，其特征在于，插入阶段内存在四大类41种接触状态，且每种接触状态均对应独立的装配调整策略，
插入阶段内每当六维力/力矩传感器(3)测得的z轴力反馈fz达到阈值fmax时，需要根据当前接触状态调整装配件(4)的位姿，使装配过程可以继续进行下去而不至于陷入卡死的情况；插入阶段内装配件(4)的侧面和底面棱边可能与被装配件(6)接触，为对接触状态进行识别，按接触点在装配件(4)上所处位置的区别，定义了四种基本接触点，分别是：
第一类接触点位于装配件(4)的圆柱部分侧面，其力学平衡方程如式(9)所示，μ为装配件(4)与被装配件(6)之间的摩擦系数，
第二类接触点位于圆柱部分底面棱边，其力学平衡方程如式(10)所示，
第三类接触点位于方柱部分的侧面，其力学平衡方程如式(11)所示，
第三类接触点位于方柱部分的底面棱边上，其力学平衡方程如式(12)所示，
根据实际接触状态中接触点的数量、所属基本接触点类型、相对位置，将插入阶段的接触状态分为了7大类41种，所分的七个大类分别是：含有一个第一或第二类基本接触点的单点第一类接触、含有一个第三或第四类基本接触点的单点第二类接触、含有一个第一类基本接触点和一个第二类基本接触点的两点第一类接触、含有一个第一或第二类基本接触点以及一个第三或第四类基本接触点的两点第二类接触、含有一个第三类基本接触点以及一个第四类基本接触点的两点第三类接触、含有一个第一或第二类基本接触点以及两个第三或第四类基本接触点的三点第一类接触、含有两个第一或第二类基本接触点以及一个第三或第四类基本接触点的三点第二类接触；上述7个大类中分别含有2、8、1、16、4、2、8种接触状态，为方便后面的表示，以p-i-j作为插入阶段接触大类的代号，其中i表示接触点的数量，j表示接触点数量确定后接触大类的序号；以p-i-j-k作为插入阶段隶属于p-i-j大类的接触状态代号，k表示p-i-j大类中的接触状态序号，例如两点第二类接触以p2-2表示，其中的第10种接触状态将被写作p2-2-10；
对于上述7大类接触状态，其力学平衡方程根据式(9)～式(12)中基本接触点的力学方程组合得到，表2中给出了接触状态大类的力学平衡方程和对应的判别条件，
表2插入阶段接触状态大类的力学平衡方程及判别条件
表2中ci和si(i＝1,2,3)分别是cosθci和sinθci的简写，θci和fi分别是第i个接触点在σop系内的极角和法向接触力，kmn(m＝1,2,…,7；n＝1,2,3,4)是第m个接触状态大类的第n个判别参数，用于对大类内的具体接触状态进行判别，kmn的取值均在闭区间[-1,1]内；
对于表2内的接触状态大类，表3中给出了各大类内每种接触状态的判别条件和对应的调整运动，其中装配件的调整运动共有5种，即为在σop系内沿x轴、y轴的两个平动和绕x轴、y轴、z轴的三个转动，以x、y、θx、θy、θz分别表示上述5种调整运动；每种调整运动都有正向和负向两个方向，分别以“+”和“-”表示；则调整运动被简写成变量符号和正负号复合的形式，使装配件4绕x轴负向转动在表3中被简写“θx-”；将对应相同调整运动的接触状态的判别条件取并集后，这些接触状态在表3中被合并写作一行，
表3插入阶段接触状态种类的判别条件及装配件位姿调整策略
在自动装配作业的插入阶段内，每次装配件(4)向下装配的装配力fz达到阈值fmax时，装配件的调整运动可按以下步骤规划：
步骤一、根据力反馈变换得到的力旋量pfe中的力和力矩分量，按表2中第四列的大类判别条件判断当前接触状态所属的接触大类；
步骤二、对表2中第三列的力学平衡方程进行求解，得出反应接触点位置的θc1和基础种类判别参数kmn；
步骤三、根据表3第三列的判别条件确定具体的接触状态，并在表3第四列中查得对应于当前接触状态的调整运动。