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

1、飛機制造業(yè)是一個關系國家經(jīng)濟命脈和國防安全的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)代飛機制造過程中,裝配連接質(zhì)量直接影響飛機結(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)代飛機高壽命的要求,可通過多種技術(shù)途徑改善連接點的技術(shù)狀態(tài),其中一個很重要的途徑是通過自動化設備進行自動精密制孔,提高制孔質(zhì)量。
　　本課題結(jié)合大飛機國家科技重大專項計劃,在國家自然科學基金的資助下,研制了一種新型爬行制孔機器人。采用行走-定位一體化設計方案,設計一種并聯(lián)機器

2、人,機器人具有冗余驅(qū)動,采用力/位混合控制策略,實現(xiàn)全方位行走和5自由度定位,滿足飛機自動制孔需求。本文的研究工作主要包括以下幾個方面:
　　1.機械系統(tǒng)設計。設計一種并聯(lián)機器人,滿足機器人自動制孔系統(tǒng)對全方位行走和5自由度定位的要求。確定機器人的構(gòu)型,建立機器人的運動學正反解,進行機器人的結(jié)構(gòu)設計。
　　2.飛機自動制孔工藝設計。分析制孔質(zhì)量的影響因素,確定制孔工藝要求。制定機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。研究機器人的行走步態(tài)。對造成制孔誤差的原因進行分析。
　　3.研究機器人力/位混合控制策略。介紹機器人控制的基本原則和幾種常用的控制方法。介紹機器人力控制策略。針對冗余驅(qū)動,重點研究力/位混合控制策略。研究機器人多關節(jié)協(xié)調(diào)控制。
　　4.機器人控制系統(tǒng)硬件配置。分析機器人的功能需求,采用上、下位機分級控制的方式,上位機為普通PC,負責人機交互,下位機為嵌入式計算機,處理運動規(guī)劃、運動控制、機器視覺處理等。運動控制

4、采用直流伺服電機驅(qū)動,機器視覺配置了CCD相機和激光線位移傳感器,制孔采用高速電主軸。
　　5.機器人控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)設計。采用VC++6.0作為開發(fā)環(huán)境。上、下位機通過以太網(wǎng)通信,實現(xiàn)信息交互。上位機主要包括任務輸入模塊、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。下位機主要包括運動規(guī)劃模塊、運動控制模塊、機器視覺處理模塊、狀態(tài)檢測和監(jiān)控模塊等。
　　6.制造樣機,通過實驗驗證機器人滿足飛機自動制孔的需