人机时空共享协作装配技术研究综述

在智能制造发展趋势下产品生产过程越来越柔性化,具备高度灵活性和自动化水平的人与机器人协作已成为制造业关注的研究热点。在产品装配中,灵活性要求较高以及操作复杂的装配仍然需要人完成,而机器人具有操作可重复性好、高负载、准确性高的优势。在时间和/或空间共享环境下,利用机器人辅助工人装配,减少人体工程学压力和工人工作负荷,实现优势互补。基于这些认识,本文对时空共享的人机协作装配的研究进行综述。梳理了近年学者围绕4个热点,即人机协作之间的任务分配、人机协作意图识别、人机协作路径规划、人机协作装配系统的安全设置展开的现状研究,并对这4方面研究内容的发展趋势进行了探讨和展望。     

大飞机翼盒机器人制孔系统集成技术研究

机翼装配是飞机制造中的一个重要环节,其中翼盒装配制孔数量多、质量要求高、工作强度大,因此各种自动化制孔装备陆续登场,活跃在国内外航空制造业的舞台。由于机器人具有高度灵活性,利用机器人对机翼蒙皮壁板装配实施数字化制孔作业,成为现代飞机机翼装配的一个发展方向。本文介绍了一种基于AGV搭载机器人的可移动机翼装配数字化制孔系统,并对这种复合式机器人制孔系统集成技术进行了探索,通过机械系统集成、电控系统集成、软件控制集成实现总体系统集成,从而实现大飞机翼盒机器人制孔系统的自动化、精确化制孔作业。     

飞机起落架全方位移动装配机器人设计与研究

起落架作为支撑飞机重量、吸收撞击能量的重要部件,在装配和试验过程中面临着装配空间狭小、装配精度高等特殊要求,急需研制一款具备可移动、多自由度调节功能的柔性装配平台。通过对起落架装配需求进行分析,设计出基于Mecanum轮的全方位移动和基于3–RPS的并联机构组成的6自由度装配机器人,详细介绍了装配机器人的结构组成、控制方法,对机器人运动学特性进行分析获得运动学模型,并进行运动学参数设置及精度分析。通过对起落架装配机器人精度测试以及实物装配,验证该机器人的功能和性能满足使用要求。     

机器人在轨装配无标定视觉伺服对准方法

针对在轨装配过程中机器人"手眼"关系无法进行有效标定及机器人系统和被操作物惯性参数不定的情况,在传统的无标定视觉伺服基础上设计了深度估计器,基于机器人和图像运动的测量数据在线估计目标特征的深度值,并在机器人关节控制环中设计滑模控制器实时控制机器人关节运动,根据反馈图像信息纠正系统误差完成对准跟踪,通过仿真验证了方法的有效性。所提的无标定视觉伺服对准方法使机器人在装配过程中免去了复杂的"手眼"关系的标定程序,克服了机器人系统及被操作物惯性参数不确定性给装配精度造成的影响,提高了"手眼协调"的鲁棒性,保证机器人能够在复杂的太空环境下完成在轨装配任务。     

人机协作标准及应用动态研究

通过对人机协作内涵定义以及人机协作安全标准的叙述,提出了人机协作需要攻克的几项关键技术,点评了4款著名协作型机器人的功能,介绍了国外协作性机器人在飞机装配中的最新研究成果,最后对人与机器人协作将成为装配系统的新常态进行了展望.     

蛇形臂机器人装配系统研究

对于复杂狭窄内腔装配,人工操作难度高、劳动强度大、效率低。常规的自动装配系统由于尺寸的限制也很难完成此类作业。蛇形臂机器人具有长径比大、自由度多、运动灵活以及环境适应能力强等优点,是解决复杂狭窄内腔装配难题的最佳方案。     

提高精密零组件尺寸稳定性的途径

本文从陀螺仪表设计、工艺、材料等方面介绍提高陀螺仪表精密零组件尺寸稳定性的某些途径。一、概述陀螺仪表是一种复杂的高精度仪表,陀螺漂移是它的主要性能参数之一。减少陀螺漂移和提高陀螺仪表在环境条件变化和时间增长情况下的性能稳定性,一直是陀螺仪表制造者的努力方向。     

谈谈工艺试振在航空仪表装配中的应用

随着航空工业的发展,航空仪表结构越来越复杂,更加精密和紧凑,由成百个零件组装而成的陀螺仪表和上百个元件组装成的电子放大器都是常见的。这些组成单元不论哪个发生问题都可能导致整体性能变化或失灵。这样,装配好的产品是否可靠,装配中可能造成的隐患是否能预先暴露,便成了保证产品质量的一个重要问题。装配工艺试振就是解决这个问题的一个好办法。     

机器人技术在惯性器件精密装调中的应用

惯性器件在国防领域中应用范围广泛,但长久以来以人工装调为主的惯性器件生产模式具有效率低、一致性差以及产品合格率低等缺点。通过阐述机器人技术的优势,提出了采用机器人技术进行惯性器件精密装调的思路。重点分析研究了机器人技术在激光陀螺装配中的3个典型应用案例,应用结果显示装配效率、合格率以及一致性得到明显提升。最后,对机器人技术在惯性器件精密装调应用进行了总结,并对其发展趋势进行了展望。     

用于飞机部件自动制孔的机器人制孔系统

进入20世纪90年代后,飞机制造行业对飞机装配技术提出了高质量、高速度、低成本的生产要求,飞机柔性装配技术得到了极大的发展.机器人制孔技术是飞机柔性装配技术的一个重要应用和研究方向.     

大量程MEMS陀螺仪在高速旋转导弹上的应用

弹旋频率是影响旋转导弹制导精度的主要因素之一.本文提出了一种弹旋频率测量用大量程MEMS陀螺仪技术方案,开展了大量程MEMS陀螺仪在旋转导弹上的应用研究,解决了大量程MEMS陀螺仪在偏心安装、较大力学环境下提高测量精度等问题,通过了飞行试验验证,实现了旋转导弹弹旋频率的精确测量.     

机器人型装备在航空装配中的应用现状与研究展望

机器人型装备具有自动化程度高、运动灵活性好、定位精度高以及生产布置柔性等诸多优势,在航空产品装配工艺环节具有广泛应用。从大型部件自动化对接、机器人装配理论、人机协作互动装配、柔性自适应工装夹具、人工智能辅助装配以及自动引导车等方面,综述了机器人型装备在航空产品自动化装配环节的应用现状。在此基础上,详细分析了机构构型在对接装配类装备中的演进历程与发展趋势,并从应用场景、技术成熟度以及装备性能等方面系统地比较了国内外航空工业在自动化装配领域的技术差距。最后,概括总结了航空装配中机器人型装备的技术挑战、发展趋势以及与工业4.0、智能制造等新兴技术相融合的发展机遇。     

融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法

针对机器人卫星装配阶段舱板与主框架装配精度低、装配干涉力过大的问题,提出了一种融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法。利用视觉检测装置建立卫星舱板与主框架装配误差在线测量系统,并完成了双目标定、机器人手眼标定、其他部件相对位姿的标定,提出了卫星舱板与主框架装配误差补偿控制方法,实现了装配误差实时测量与精确补偿;同时,通过力觉检测装置完成了机器人末端负载辨识与重力补偿,实时测量卫星舱板与主框架装配干涉力,实现了卫星柔性装配。试验结果表明,采用融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法后,卫星舱板与主框架装配误差控制在0.2 mm以内,装配干涉力小于50 N,满足了卫星装配的精度需求,证明本文所提方法的有效性和稳定性。     

基于阻抗内环的新型力外环控制策略

对于空间装配等与环境进行交互的任务,迫切要求空间机器人具有力控制的能力。利用机器人的关节力矩传感器,提出了一种新型的基于阻抗内环的力外环控制策略。在该方法中,内环采用阻抗控制代替传统的位置控制。阻抗控制内环使机器人具有一定的柔顺性,力外环通过期望力与实际力的误差对内环的参考轨迹进行修正,实现了机器人的力跟踪控制。另外,为了验证利用关节力矩传感器间接测量末端接触力的效果,机器人末端安装了一个高精度的JR3腕力传感器用来直接测量实际接触力。在基于位置内环和阻抗内环的力外环控制方式下,进行了机器人接触刚度变化较大环境（海绵、泡沫和铁块）的力跟踪实验。实验表明,当环境刚度变化较大时,相对于传统的力外环方法,本文提出的方法能够实现稳定的力跟踪性能。尤其对于铁块这种刚度很大的环境,该方法的有效性更加明显。     

反馈式速率陀螺仪可靠性工艺技术改进

针对运载用反馈式速率陀螺仪在生产和使用中存在的零位稳定性等问题，对仪表的支承系统、输电装置及主要元件和零件的装配和加工等方面进行了工艺技术改进，有效的解决了问题，提高了产品的精度和可靠性。     

单片集成自装配微爬行机器人研究

面向微机器人未来在地外探测上的潜在应用,设计了一种总重24 g、整机尺寸93×71×36.14 mm的自装配微爬行机器人。基于形状记忆聚合物材料的热致形状记忆效应,设计分析了自折叠铰链结构,实现了结构从平面形态到三维形态的自动折叠装配,并在此基础上开展了单片集成自装配为爬行机器人的系统设计与加工测试。基于单片集成一体设计方法,将具有多材质、多器件的微机器人设计为单片平面一体化自装配结构;基于变胞原理,将平面一体化结构进行空间折叠,形成具有三维特征的机体结构和柔顺运动机构,继而通过标准平面成形工艺实现微机器人的加工制造。该微爬行机器人表现出较好的结构和运动性能,整机可在30 s内完成自动折叠装配到三维结构形态,爬行运动速度为20 cm/s,能承受6.2 N的静态结构负载和6G过载,验证了单片集成一体化自装配设计研制分米—厘米尺度下的微机器人的技术实现能力。     

机器人在航天装备自动化装配中的应用研究

通过阐述航天装备传统人工装配方式的不足,提出了工业机器人装配方式的重要价值。简要介绍了工业机器人在国内外航空领域的应用现状,分析了航天装备在机械机构、系统组成、产品种类细分程度等方面的特点;针对航天装备装配过程中效率较低的工序,提出了工业机器人应用的研究思路与方向,并列举了需要突破的4项关键技术。最后,对机器人在航天装备自动化装配应用中的发展方向和趋势进行了展望。     

一种陀螺仪的双频交流电源研究

某型号惯组中两只挠性陀螺仪由于旋转频率和振动频率相同,发生了同频谐振,导致陀螺仪稳定性下降。本文分析了陀螺仪谐振的原因,提出了解决的措施,表明了对两陀螺仪采用双频供电的必要性。双频交流电源采用单稳态电路及分频电路得到基准频率信号,为适应原有电源的尺寸,简化电路设计,三相交流电源采用了二次集成器件实现信号转换。实际实验结果显示,采用该双频交流电源供电的陀螺仪能够有效地避免谐振,缩短了惯组的装配调试周期,提高了测试精度。     

机器人钻铆系统研究与应用现状

铆接是飞机装配中的主要连接方式,高效高质量的钻孔与铆接技术是提高飞机装配质量与装配效率的关键。机器人钻铆系统以其高灵活性、低成本的特点逐渐进入到飞机装配领域,成为自动化钻铆系统中的新军。首先对国内外机器人钻铆系统的研究和应用状况进行了介绍和分析,然后对国内机器人钻铆系统存在的主要问题进行了概括,最后总结了目前机器人钻铆系统需解决的关键技术及相关研究工作,以供研究者们参考。     

力控制技术在飞机数字化装配中的应用

飞机数字化装配技术的发展要求提高装配自动化水平,工业机器人因此得到广泛使用,而工业机器人在定位精度与结构刚度上的局限性又催生了力控制技术的研究与发展.力控制技术不同于传统的位置控制,是利用安装在机器人上的传感器反馈力的数据,以此为依据驱动机器人将构件或工具送达最佳装配位置的技术.叙述了力控制技术的发展背景、基本原理、系统组成与应用实例,并对力控制技术在飞机数字化装配中的进一步发展作出了展望.