自动钻铆系统中工业机器人协同控制技术研究

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1、自动化装配装备及其应用APPLICATIONOFAUTOMATICASSEMBLYEQUIPMENT*自动钻铆系统中工业机器人协同控制技术研究ResearchonIndustrialRobotCooperativeControlTechnologyforAutomaticDrillingandRivetingSystem中航工业北京航空制造工程研究所张　杨　高明辉　周万勇　刘建东[摘要]针对一种用于壁板类部件的机器人自动钻项研究技术也可扩展应用于基于机器人平台的多种自铆系统，对工业机器人协同运动控制技术进行了研究，提动化柔性装配系统。出了用于工业机器人协同的控制方法，并给出了关键技术的实现方

2、式。此项研究的控制方法也可扩展应用于基1　机器人自动钻铆系统构成于工业机器人平台的多种自动化柔性装配系统。针对机身壁板类部件研制的机器人自动钻铆系统关键词：自动钻铆　工业机器人　协同控制技术结构如图1所示。[ABSTRACT]Aimedatarobotautomaticdrillingandrivetingsystemusedforpanelcomponentofaircraft,工件thecontroltechnologyofindustrialrobotcooperativemo-tionareresearched,amethodforindustrialrobotcoopera-铆接机器

3、人制孔机器人tionisproposedandtheachievementofkeytechnologyis滑台given.Thecontrolmethodcanbeappliedtomanyauto-maticflexibleassemblysystembasedonindustrialrobotplatform.Keywords:AutomaticdrillingandrivetingIn-dustrialrobotCooperativecontroltechnology随着现代飞机设计的发展，飞机装配也向数字化、[1]柔性化、自动化和集成化方向发展。自动钻铆系统作为自动化、数字化的铆接装

4、配设备，在国外已经应用比图1　机器人自动钻铆系统构成较广泛。自动钻铆系统不仅能提高装配效率，更主要的Fig.1　Structureofrobotautomaticdrillingandrivetingsystem是能够确保制孔和安装质量，大大减少人为因素造成的[2]缺陷，成为改善飞机性能的重要方法之一。目前，国系统由工业机器人、末端执行器和水平滑台3部分外对于自动钻铆技术的研究正在向包含工业机器人、专构成。机器人为六轴串联机器人，水平方向可沿滑台进用柔性工装、全自动铆接机和坐标测量机的柔性自动化行滑动，以覆盖整个部件工作空间。两台机器人末端分[3]装配系统方向发展。机器人自动钻铆系统作为一种别

5、安装制孔执行器和铆接执行器。制孔和送钉由一台高柔性、低成本的自动化装备，能够完成对飞机部件的机器人完成，铆接由双机器人协同完成。钻铆加工而无需移动工件，相比传统的自动钻铆加工方机器人自动钻铆系统控制系统构成如图2所示。式在加工精度和效率上都有所提高。机器人型号为KUKAKR360L240，机器人通过工业机器人自动钻铆系统由双机器人协同实现自动化以太网与控制计算机连接。两台机器人之间通过同步的制孔和铆接，其中，工业机器人的协同运动控制、自动电缆连接，通过Profibus现场总线与外围PLC及I/O通定位和系统集成控制是基于机器人平台的自动钻铆系信。统的关键技术。本文提出一套用于工业机器人协同定位

6、运动的控制方法，并给出了关键技术的实现方式，此2　机器人协同方式机器人协同是指两个或者多个机器人之间同步的连续轨迹运动，同时机器人之间具有坐标耦合关系。本*　国家科技支撑计划项目（2011BAF13B06）、装备预先研究项目（51318050206）资助。系统中KUKA机器人配置了Roboteam协同软件工艺包2013年第20期·航空制造技术87自动化装配装备及其应用APPLICATIONOFAUTOMATICASSEMBLYEQUIPMENT控制计算机末端执行器控制系统Ethernet机器人Roboteam同步总线主从主从（a）直接耦合（b）间接耦合图4　直接耦合和间接耦合运动方式原理

7、图控控Fig.4　Principleofmotionwithdirectcouplingandindirectcoupling制制柜柜（1）直接耦合方式：从机器人直接跟随主机器人运Profibus动，两个机器人执行相同的轨迹运动，从机器人不需要制孔机器人铆接机器人外部I/O逻辑控制单独的控制指令。图2　控制系统结构（2）间接耦合方式：从机器人不直接跟随主机器人Fig.2　Structureofco