航空制孔机器人末端执行器高精度制孔方法研究

铆接是飞机装配中的一种重要连接方式,铆接孔的垂直度精度对铆接质量有重要影响.传统的手工制孔存在加工质量低、工作强度大和效率低下等问题,已经不能满足高精度和高质量的飞机装配要求.针对飞机蒙皮铆接孔垂直度精度的自动制孔问题,提出了一种高精度的自动制孔方法.采用四点曲面测量方法获得制孔点法线,并通过双偏心盘调姿机构来实现制孔点法线与钻头轴线的重合,实现了高精度的制孔.在航空制孔机器人上进行了制孔试验,试验结果验证了该方法的正确性和有效性.     

基于UMAC的爬行机器人制孔设备控制系统的设计

介绍了UMAC控制系统的特性,根据爬行机器人制孔设备的结构特点与工艺需求,设计了一套基于UMAC多轴运动控制器的控制系统,阐述了UMAC多轴控制器的硬件系统搭建与软件设计方法,分析了UMAC PID伺服调整中常见的参数设定问题,并给出解决方法。     

柔性导轨自动制孔机器人离线编程与仿真技术研究

特征建模、路径规划、工件坐标转换等是自动制孔机器人离线编程与仿真的核心技术,完善的特征建模技术和稳定高效的坐标转换算法能够为离线编程系统实用化提供重要保证。通过对工业机器人离线编程几个关键技术的研究,提出了适用于某型柔性导轨自动制孔机器人离线编程与仿真系统的建模、路径规划和坐标转换等方法。     

柔性导轨自动制孔设备制孔试验研究

柔性导轨自动制孔设备因其低成本、柔性、占用空间小的优点,在飞机装配中逐渐被大量应用.本文从国外应用情况开始,分析了现阶段国内的需求,介绍了BAA300柔性导轨自动制孔设备,并开展了制孔工艺试验,获得了制孔的位置偏差和孔质量情况,最终得出了经过设备改进即可应用于ARJ21和C919机身段对接区的自动制孔的结论.     

基于并联机构的轻型自主爬行钻铆系统法向调姿算法

法向调姿是飞机部件自动化钻铆的技术基础,是提高制孔质量的技术保证。根据飞机装配自主爬行钻铆系统的功能需求分析,设计了一套基于并联机构法向调姿的轻型自主爬行钻铆系统,采用改进的Grubler-Kutzbach算法对其进行自由度分析,论证该系统符合法向调姿时所需的5自由度运动。搭建了法向检测及法向调姿数学模型,提出了在保证虚拟刀尖点位置不变的情况下末端执行器由初始状态调姿到期望的姿态时并联机构所需调整量的位置逆解算法和算例,并运用Matlab对算法进行算例验证。结果表明:法向调姿位置逆解算法正确,计算过程简单。     

基于ELM的航空制孔机器人定位精度补偿方法

针对航空制孔机器人绝对定位精度补偿中存在的建模复杂及运算量大的问题,提出了一种基于极限学习机的绝对定位精度补偿方法。该方法通过将机器人视为一个黑箱系统,忽略机器人的几何因素和非几何因素的影响,通过高精度的激光跟踪仪测量获得机器人的末端运动误差,采用极限学习机建立机器人误差预测模型。由机器人误差预测模型获得机器人在期望位置的位置偏差,通过修正机器人位置坐标来实现机器人的绝对定位精度补偿。最后该方法在航空制孔机器人上进行了试验,试验结果显示机器人的绝对位置误差的平均值和最大值分别降低了75.69%和78.16%。     

飞机大部件自动对接同步调姿方法

提出了飞机大部件自动对接同步调姿方法,实现了大部件调姿基准点的连续自动跟踪测量和位姿连续调整.在此基础上开发了集测量场构建、大部件位姿解算和调整等功能于一体的大部件自动对接集成控制软件,并在ARJ21飞机翼身自动对接现场进行了应用试验,结果证明该方法能有效完成飞机翼身自动对接过程,提高测量和对接效率.     

大型复合材料机身壁板多机器人协同装配调姿控形方法

针对飞机大型复合材料机身壁板尺寸大、曲率大、外形偏差不易控制等装配工艺特点,提出了一种基于多机器人协同的复合材料机身壁板装配调姿控形方法。实现了各机器人末端夹持单元预定位,并建立了多机器人柔性装配工装的全局运动学模型;通过多机器人主从协同运动实现复合材料机身壁板的调姿定位,分析了协同运动误差;构建了壁板形状控制点偏差与机器人运动量的变换关系,通过机器人的运动实现了复合材料机身壁板的形状控制。最后,对所提出的方法进行了应用实验验证,结果表明采用主从协同运动的调姿方法,调姿定位精度优于0.08 mm。形状调控后复合材料机身壁板形状精度可达0.6 mm,证明了该方法的可行性和有效性。     

弹道导弹中段飞行调姿规划技术

目前弹道导弹组合中制导飞行段存在多种调姿时序要求。为了协调各种要求,提出了一种弹道导弹中段飞行调姿规划方法。首先,采用四元数姿态控制方法推导了最小时间和给定时间条件下的姿态角速度指令以及程序四元数,求出四元数姿态控制偏差量作为最优调姿时序规划的基础;然后,确定了中制导各阶段的时序约束条件,建立了优化中段飞行调姿时序的规划模型;最后,采用随机方向搜索法对仿真算例进行了优化计算。仿真结果表明,调姿规划模型可以实现中段飞行姿态时序的协调。     

大型复杂构件机器人制孔技术研究进展

航空装备大型复杂构件制造和装配中需要钻削数十万个机械连接孔,因而制孔效率和加工质量是保证飞行器使用性能和可靠性的关键。机器人制孔具有高柔性、高质量一致性以及高法向精度等优势,近年来采用机器人对飞机部件进行制孔在航空制造企业备受青睐。然而由于工业机器人的弱刚性以及叠层结构材料的难加工性,机器人钻削系统容易产生加工不稳定现象,严重制约了钻削质量和效率的进一步提高。目前,国内外学者在机器人制孔装备、制孔系统精度控制与机器人制孔稳定性等方面开展了理论与实验研究,并取得了诸多成果,但机器人钻削稳定性和加工质量控制研究的深度和广度仍存在较大的提升空间。为此,从机器人制孔末端执行器设计技术、机器人制孔定位精度控制技术、机器人制孔工艺过程控制技术以及机器人制孔装备研制四个方面对国内外文献进行总结和凝练,旨在为大型复杂构件机器人制孔技术的进一步研究提供指导。     

机器人辅助飞机装配制孔中位姿精度补偿技术

在飞机自动化装配中,机器人制孔技术由于其高度柔性和相对低成本而倍受关注.然而,机器人本身的动、静态误差及制孔过程大量坐标系标定和坐标转换会引起难以补偿的残留误差,为提高机器人制孔的位置和姿态精度,构建一种基于激光跟踪仪闭环反馈的机器人辅助飞机装配制孔系统.本文首先论述应用激光跟踪仪建立系统中关键坐标系的方法,并分析了机...     

一种适用于曲面结构的机器人制孔误差在线补偿技术

针对工业机器人应用于飞机零部件自动钻孔时各项误差累积造成制孔精度差的问题,提出一种利用单应关系计算机器人驱动坐标三维偏差,以在线补偿机器人制孔精度的方法。首先利用外部测量设备建立机器人制孔系统中各坐标系关系;在标定阶段,通过以一定倾斜角度固联于机器人末端的相机拍摄一幅安装于制孔工作平面上与刀轴正对的平面标定板图像,并据此完成基于单应变换的手-眼关系标定;在实际制孔过程中,机器人在测距传感器及相机的辅助下,从基准孔理论坐标对应的姿态,不断调整至基准孔正上方理想位置,通过手-眼关系计算基准孔实际位置对应的机器人驱动坐标,然后根据一组基准孔的机器人三维驱动误差,计算三维驱动误差变换矩阵,据此获得这组基准孔邻域范围内各待钻孔的机器人驱动坐标补偿量,从而实现待钻孔定位误差补偿。以飞机结构实验件为对象进行了模拟制孔验证,实验结果表明,补偿前待钻孔三维综合定位误差和法向误差测量值范围分别为2.28~2.85 mm和2.09°~3.93°,平均为2.55 mm和3.30°,补偿后制孔最大误差分别不超过0.30 mm和0.21°,满足自动制孔位置精度要求。     

柔性导轨自动制孔设备控制技术

介绍了一种用于自动化装配的柔性导轨自动制孔设备,对柔性导轨自动制孔设备的应用及工作流程和系统的软硬件组成进行了说明,并详细论述了该设备控制软件系统的功能、结构、软件界面及关键控制编程技术.     

飞机自动化装配中的机器人制孔动力学研究

机器人的概念自20世纪20年代在科幻小说中诞生,60年代开始对工业机器人进行开发,80年代起机器人、机械手在自动化制造工业现场得到应用.工业机器人发展的开始阶段受到了数控机床技术的影响,其目的在于通过可编程控制的运动来执行可变化的任务,实现自动化的加工制造.     

航天发射任务星箭分离前调姿段测轨数据定初轨精度分析

在对星箭分离前调姿段各类测轨数据的测量机理及其误差特性研究的基础上,通过仿真数据和实战任务数据计算,分析了调姿段各类测轨数据的常用定轨方法的定轨精度,给出了定轨时各类数据的使用方法和定轨结果的优选原则。     

自动制孔设备在某飞机尾翼装配中的应用研究

通过自动制孔技术在某飞机尾翼装配中的应用,介绍了自动制孔技术的特点。在自动制孔系统的应用过程中对其关键技术及相关工艺参数进行了试验研究,对比了自动制孔技术与传统制孔方法的效果。     

面向航空发动机薄壁回转体复材构件装配的机器人调姿定位系统

航空发动机上薄壁回转体复材构件的制造装配涉及到调姿定位、制孔、铆接、涂胶等工序,而调姿定位效率和定位精度关系到产品的产能和装配质量。为了进一步提高该产品的装配质量和装配效率,研制了一种机器人调姿定位系统以替代人工装配调姿定位作业。该系统是基于RV传动的4自由度高刚性机械臂,能对薄壁回转体复材构件进行自动抓取和高精度快速调姿定位,为航空发动机薄壁回转体复材构件产品的数字化制造装配调姿定位提供了新的技术手段和工艺装备。