面向飛機(jī)制孔的爬行、定位一體化冗余驅(qū)動并聯(lián)機(jī)器人研究.pdf

1、飛機(jī)制造業(yè)是一個關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)命脈和國防安全的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)代飛機(jī)制造過程中,裝配連接質(zhì)量直接影響飛機(jī)結(jié)構(gòu)抗疲勞性能和可靠性,其中孔加工占有重要地位。為了滿足現(xiàn)代飛機(jī)高壽命的要求,可通過多種技術(shù)途徑改善連接點(diǎn)的技術(shù)狀態(tài),其中一個很重要的途徑是通過自動化設(shè)備進(jìn)行自動精密制孔,提高制孔質(zhì)量。
　　本課題結(jié)合大飛機(jī)國家科技重大專項(xiàng)計(jì)劃,在國家自然科學(xué)基金的資助下,研制了一種新型爬行制孔機(jī)器人。采用行走-定位一體化設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)一種并聯(lián)機(jī)器

2、人,機(jī)器人具有冗余驅(qū)動,采用力/位混合控制策略,實(shí)現(xiàn)全方位行走和5自由度定位,滿足飛機(jī)自動制孔需求。本文的研究工作主要包括以下幾個方面:
　　1.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)一種并聯(lián)機(jī)器人,滿足機(jī)器人自動制孔系統(tǒng)對全方位行走和5自由度定位的要求。確定機(jī)器人的構(gòu)型,建立機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)正反解,進(jìn)行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　2.飛機(jī)自動制孔工藝設(shè)計(jì)。分析制孔質(zhì)量的影響因素,確定制孔工藝要求。制定機(jī)器人自動制孔工藝流程。研究制孔工藝中的主軸對中

3、和法向調(diào)姿。研究機(jī)器人的行走步態(tài)。對造成制孔誤差的原因進(jìn)行分析。
　　3.研究機(jī)器人力/位混合控制策略。介紹機(jī)器人控制的基本原則和幾種常用的控制方法。介紹機(jī)器人力控制策略。針對冗余驅(qū)動,重點(diǎn)研究力/位混合控制策略。研究機(jī)器人多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)控制。
　　4.機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件配置。分析機(jī)器人的功能需求,采用上、下位機(jī)分級控制的方式,上位機(jī)為普通PC,負(fù)責(zé)人機(jī)交互,下位機(jī)為嵌入式計(jì)算機(jī),處理運(yùn)動規(guī)劃、運(yùn)動控制、機(jī)器視覺處理等。運(yùn)動控制

4、采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動,機(jī)器視覺配置了CCD相機(jī)和激光線位移傳感器,制孔采用高速電主軸。
　　5.機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)。采用VC++6.0作為開發(fā)環(huán)境。上、下位機(jī)通過以太網(wǎng)通信,實(shí)現(xiàn)信息交互。上位機(jī)主要包括任務(wù)輸入模塊、離線仿真模塊、狀態(tài)在線顯示模塊、系統(tǒng)配置模塊和日志記錄模塊等。下位機(jī)主要包括運(yùn)動規(guī)劃模塊、運(yùn)動控制模塊、機(jī)器視覺處理模塊、狀態(tài)檢測和監(jiān)控模塊等。
　　6.制造樣機(jī),通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)器人滿足飛機(jī)自動制孔的需