钻铆机器人静刚度建模及优化

机器人自动钻铆技术突破了飞机装配质量和灵活性瓶颈,在装配效率和成本上有巨大优势,已成为飞机数字化、柔性化装配发展的必然选择。目前机器人钻铆系统大多以6自由度工业串联机器人为平台,此类机器人具有结构弱刚性的固有缺点,在钻铆作业过程中承受较大的压紧力和制孔力等载荷时,机器人末端和执行器会发生一定的变形甚至颤振,严重影响钻铆精度和质量。该文以钻铆机器人为对象建立机器人静刚度模型,设计关节刚度辨识实验获取了机器人关节刚度值,进一步结合刚度性能评价指标分析了机器人工作空间范围内刚度性能分布特征,根据实际作业工况,采用粒子群算法对机器人进行位姿优化,从而增强了机器人刚度性能,对于保证系统作业稳定性和作业质量具有重要意义。     

柔性导轨制孔机器人及变刚度技术研究现状

柔性导轨制孔机器人属于轻型自主移动式制孔设备当中的典型代表,具有小型化、成本低等特点,引起了国内外飞机制造厂商的重点关注。然而,由于导轨柔性不足,限制了其应用范围,只适合于飞机大部件、小曲率表面的制孔和装配。为解决此问题,扩大其应用范围,本文对柔性导轨制孔机器人、变刚度技术进行了综述,创新性的提出了变刚度柔性导轨技术与导轨制孔机器人技术相结合的方案。     

基于机器人载体的螺旋铣制孔精度研究

钛合金和复合材料在航空领域已经得到广泛的应用,在飞机装配过程中这些难加工材料紧固孔的精确制造是目前困扰航空企业的难题.螺旋铣作为一种新的制孔技术,在国外已经得到了成功的应用.为促进螺旋铣在国内的进一步应用,本文对飞机装配现场基于机器人载体的螺旋铣加工系统制孔精度进行了深入研究,通过正交试验分析了机器人制孔工艺参数、刀具磨损对制孔精度的影响,与此同时根据典型孔径的连续制孔试验,提出了一种系统误差及刀具磨损的补偿方法,使基于机器人载体的螺旋铣制孔精度达到H9级公差要求.     

基于结构光三维视觉测量的机器人制孔姿态修正方法

在制孔工艺中,垂直度很大程度上影响着飞机装配精度、飞机使用寿命和安全性.开展基于先进视觉检测技术的姿态修正研究具有十分重要的意义.该文基于机器人制孔工艺流程,提出了基准孔位置和法向量检测的改进方法,设计了机器人视觉检测系统的工作原理和主要模块,搭建了仿真平台和原理样机;建立了法向量检测模块的三维测量模型,生成了工件表面...     

基于改进Zernike矩的亚像素钻铆圆孔检测方法

在机器人自动钻铆系统中,高精度的圆孔视觉测量技术对制孔的定位精度和质量检测具有重要作用。为了提高钻铆基准孔和连接孔几何参数的视觉检测精度,该文首先基于Canny算子获取像素级边缘点集,实现圆孔中心坐标的粗定位;其次提取待测圆孔所在的感兴趣区域,利用4个Zernike正交矩准确推导了三灰度过渡模型的边缘参数;然后通过判断边缘参数和阈值的关系,计算圆孔边缘点的亚像素坐标;最后根据最小二乘原理实现圆孔中心坐标和半径的高精度检测。仿真结果表明,该算法的圆心坐标相对误差在0.01像素范围内,半径的相对误差精度为0.1像素。稳定性和抗噪性实验表明,该算法适应于不同尺寸的圆孔,并且对噪声的敏感程度较低。因此,该算法有效提高了钻铆圆孔参数的检测精度,在机器人钻铆视觉测量系统中具有重要意义。     

曲面自动化制孔技术研究现状与发展趋势

随着各国航空航天事业的持续推进与深入,对飞机的性能也提出了更高的要求,提高紧固孔的加工质量,以及构件的抗疲劳特性,延长飞行器的服役寿命,确保航空航天器的可靠与安全,是航空制造工业中的重要研究课题。文章分析了蒙皮制孔技术的特点,综述了国内外精密制孔设备研究现状,对多种自动化制孔设备进行重点分析。研制适用于不同曲率蒙皮制孔的导轨及机器人是新兴的研究方向。     

变曲率飞机壁板钻铆执行机器人的设计与仿真

自动钻铆执行机器人设计结构由末端执行器和多关节旋转机械臂组成.末端执行器通过转台结构的分度摆动实现不同执行部件工位的转换.末端执行器通过与旋转关节机械臂的协同作用,实现柔性自动化加工装配.用MATLAB软件仿真得到该机械臂的运动空间轨迹,再通过ADAMS软件仿真检验旋转机械臂的运动空间特性,满足变曲率壁板生产的需要.     

面向信息集成控制的多工序柔性自动加工系统设计及实现

柔性自动化制造技术包括对制造全过程的组织、规划、运作、管理、协调与控制.根据柔性自动制造过程中多工序加工的需求,构建了一个支持多工序柔性自动加工、检测及其物流输送系统.基于搬运机器人和柔性自动精确定位夹具,实现不同工序、不同工作地的不同工件的自动输送与精确定位;采用射频识别技术,监测与识别物流及系统工作效果;基于模块化设计方法研制的系统监控软件、多目标优化生产调度软件,可实现对多工序柔性自动加工过程的监测、信息共享与集成控制.     

具有冗余自由度的混联自动钻铆机运动学分析

为了提高飞机壁板装配自动钻铆的质量和效率,研究了一种含有冗余自由度和串并混联结构形式的自动钻铆机统一运动学模型及其正反解问题.通过坐标定义的等效变换法,将自动钻铆机并联部分的动静平台等效倒置,基于虚设支链法和D-H方法建立了自动钻铆机串并形式的闭链运动学模型,在此基础上获得运动学位置正解的解析解;针对自动钻铆机具有冗余自由度和混联结构形式的特点,提出运动学逆解分步求解的解耦策略.实例计算表明,自动钻铆机实际位姿与给定目标位姿之间的位置平均误差和法向平均误差分别为0.131 91 mm和0.168 42°,说明文中方法是正确的和有效的.     

石油钻机综合性测试实验装置研制

为更新改造石油机械实验室的旧设备,研制了新的石油钻机加载装置及自动送钻控制装置和配套测试仪器;设计和开发了一系列与机械工程测试技术、电液自动控制技术、交流变频技术、可编程控制器、传感器应用技术及信号处理技术相关的实验项目;为实验教学和科研创造了良好的工作条件和试验平台,并在实验教学和科研工作的实际使用中取得了较好的效果。     

履带式移动机器人无线控制的实现

以一种履带式移动机器人作为控制平台,利用无线收发一体数字传输MODEM模块PTR2000芯片抗干扰能力较强的FSK调制/解调原理,通过移动机器人身上单片机对机器人各个关节步进电机的控制,实现了移动机器人与PC之间数据的无线传输;采用微波开路电视传输系统MTVT 91卫星通讯传输技术,完成了对图像的实时传输。成功地实现了履带式移动机器人的无线控制,以及对远程机器人的实时监控。     

基于Lab VIEW的《自动控制原理》教学平台设计与实现

《自动控制原理》是工科类自动化以及电信类专业比较重要的一门专业基础课,理论性较强,计算和分析的数学要求高,过程比较烦琐。本设计以Lab VIEW为平台,利用控制系统设计与仿真工具包中的部分模块开发《自动控制原理》仿真平台,平台基本涵盖了《自动控制原理》课程的全部主要内容,包括自动控制系统的数学模型的建立、控制系统的时域分析、根轨迹分析以及频域分析。本平台操作灵活,易于扩展,用于《自动控制原理》的课堂教学,使教学更加形象直观,也能够加深学生学习的感性认识和兴趣。     

救援机器人无线局域网控制系统研究

以一种履带式移动机器人作为控制平台,介绍了通过无线局域网对救援机器人进行远程控制的客户端—服务器端系统。构建了基于TCP/IP的机器人远程通讯协议,并采用了一种先进的视频传输技术实现了图像的实时传输,从而实现了救援机器人的无线控制和实时监控。     

基于分布式视觉的室内机器人定位系统设计与实现

针对室内移动机器人的自动识别规定区域的特定颜色目标物的定位导航,提出一种基于分布式视觉技术的机器人系统构建方法。通过场地外的摄像头采集机器人工作现场的图像,由计算机进行机器视觉处理后得到机器人的位置信息,再利用该信息控制机器人按路线行进。经过在3 m×5 m的区域内进行标定试验,证明机器人运行时最大位置误差为:15.6 cm,平均误差为8.1 cm;方位角误差最大为11.3°,平均误差为8.05°。     

隔爆型移动机器人平台的研制

工作在矿山、石油、化工、消防等特殊行业的作业人员,常常处于危险的爆炸性气体环境中,因此研制一种隔爆型移动机器人平台,以替代作业人员进入危险区域进行作业变得十分重要。本文主要针对煤矿井下环境,依据对煤矿中探测设备的防爆设计要求,设计了一种隔爆型移动机器人平台。该机器人平台具有体积小、重量轻、行动灵活,可实现单兵背负等特点。实验测试表明该机器人的运动性能满足矿用救灾探测机器人的要求,并可在此平台基础上设计出可在其他爆炸性气体环境中使用的移动机器人平台。     

基于机器视觉的目标跟随六足机器人

针对智能机器人控制领域的机器视觉中的目标跟踪问题与机器人运动控制方法研究,设计实现了一款基于机器视觉的目标跟随六足机器人,该系统的机器视觉目标跟踪算法为TLD(tracking-learning-detection)算法,采用stm32嵌入式处理器驱动32路舵机控制板控制机器人运动,并设计实现了一种小型自动火控装置用于锁定目标后的定位打击.该系统融合了六足机器人运动学和机器视觉目标跟踪技术,对六足机器人步态进行研究,根据目标视觉导航,精确锁定目标,对目标进行瞄准打击做出了详细的设计实现工作.     

飞机结构件内腔自动打磨工艺

飞机结构件的内腔结构复杂,打磨工艺难以控制,为提高打磨表面质量和打磨效率,设计了一种具备轴向/径向恒力控制的末端执行器,并搭建了自动打磨实验台。运用正交实验对磨具粒度、打磨压力、进给速度等打磨工艺参数进行了极差分析和方差分析,得到了显著因素和最优水平组合。以表面粗糙度和去除深度为评价指标,建立BP神经网络预测模型,并对训练后的模型进行实验验证。实验获得的实测值与预测值的相对误差在5.5%以内,表明该模型对表面粗糙度和去除深度有良好的预测能力,可有效地提高打磨工艺设计的效率。