基于adams七自由度飞机装配机器人系统设计与研究

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1、基于ADAMS七自由度飞机装配机器人系统设计与研究贾云侠韩晋95806部队遥感公司摘要：为解决装配屮机翼壁板装配定位的问题，本文开发了一种用于基于机翼壁板装配的自动翻转托架实现机翼壁板自动装配定位;通过对调姿机构的方案对比和机构分析，确定了调姿机构驱动方案;完成了系统的三维建模设计;并通过动力学仿真软件ADAMS对模型进行了运动学仿真，验证了机构设计的合理性。关键词：自动装配定位;翻转托架;仿真;作者简介：贾云侠（1980-），女，北京人，军事通信学博士，工程师，95806部队；作者简介：韩晋（

2、1982-），男，北京人，军事情报学博士，工程师，95806部队。DesignandStudyonAutomaticFlipBracketBasedonWingPanelAssemblyAbstract：Tosolvetheproblemofwingpanelpositioningintheassembly,thepaperdevelopedanautomaticflipbracketfortheautomaticassemblypositioningofthewingpanelsbasedon

3、wingpanelassembly.Bythecontrastoftheprogramandanalysisofposeadjustmachine,driveprogramofposeadjustmachinewasdetermined,three_dimensiormlmodeldesignwascompleted,kinematicsSimulationwasdonebydynamicSimulationsoftwareADAMS,anditverifiedtherationalityoft

4、hemachinedesign.Keyword：automaticassemblypositioning;flipbracket;simulation;0引言目前，国内在机翼壁板装配时，大多釆用手工方式进行机翼壁板的装配定位[1,2]。手工方式不仅需要固定工装、操作人员多且机翼和工装间协调关系复杂,需多次反复协调，壁板调姿困难，定位精度低，导致装配效率和装配质量低。国外在机翼壁板装配中已采用专用自动化装配设备，但这些自动化设备不仅价格高昂，且大多数设备国外对国内进行技术封锁。因此研制一套自动化设

5、备用于解决机翼壁板调姿困难、定位精度低、定位效率低等问题具有十分重要的意义。设备的研制开发过程需要频繁地改变设计，同吋又需要进行大量地实验，为方便改进和优化设计，采用全参数化软件CATIA进行设备三维实体建模，另一方面，机械系统动力学仿真软件ADAMS由于系统会自动建立运动学和动力学仿真模型，且极为方便地输岀运动学和动力学仿真结果£1/1，已经越来越广泛地被应用到设备的开发和研制中。以机翼壁板为验证对象，根据装配工艺需求，对设备模型进行机构简化和自由度计算，在三维建模软件CATIA屮，将各个功能

6、部件进行三维实体建模并组装成设备三维模型，并在机械系统动力学仿真软件ADAMS中建立起仿真模型，进行仿真。1总体方案根据机翼壁板装配的工艺流程对设备进行功能规划，为使机翼壁板安装方便，本机构先处于水平位置进行机翼壁板的安装，安装完成后本机构翻转90°成竖直状态，进行机翼壁板的三维空间定位与姿态调整。根据功能规划将设备进行机构简化，简化后的机构运动简图如图1所示。1.1自由度计算从图1机构运动简图可知，从图1可以看出，自动翻转托架一共7个运动构件，7个V级副，自由度计算公式为：其屮W为机构实际自由

7、度，n为运动构件个数，P1>p2^P3、P4、P5分别为I、II、III、IV.V级副的个数。将参数代入公式（1）可以的可以计算出本机构自由度为7。1.2运动学分析从图1机构运动简图和自由度计算可知，自动翻转托架相当于一个7自由度的串联机器人，通过机器人正运动学分析可以把机器人相的空间位移解析地表示为时间的函数，从而求解出末端壁板相对于参考坐标系的位姿。自动翻转托架各杆件的连杆变换矩阵为：末端的相对于参考坐标系位姿矩阵为：其中:a：为连杆长度；为连杆扭转角，山为连杆偏移量，J为关节转角，Si表示

8、sin0i,&表示cos8i,Si,j表示sin(0i+0j),c—表示cos(ei+BJ。将自动翻转托架的各杆件参数代入到(2)、(3)式求得最末端机翼壁板相对于参考坐标系的位姿矩阵为：其中［PxlPylPzl］为位置矩阵，为姿态矩阵。1.3机翼壁板装配定位工作过程从图1可以看出，木机构设有从水平到竖直的托架翻转组件、移动进给组件和摆动调姿组件，以实现机翼壁板在三维空间的定位和姿态调整，其具体工作过程为:在水平位置时，将机翼壁板与保形架进行水平定位，使将壁板与保形架夹紧并互锁;进给组件驱动托架