机器人柔性钻孔控制系统的设计与实现

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1、第44卷增刊2012年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01.44No.SApr.2012机器人柔性钻孔控制系统的设计与实现王杭1沈建新1田威1廖文和1万世明2李东明2(1.南京航空航天大学机电学院,南京,210016,2.成都飞机工业(集团)有限责任公司,成都,610092)靖要:升时飞机柔性装配的需要,在具体分析机翼钻孔流程的基础之上,提出一奎基于工业机器人的柔性钻孔控制表统。该系统采用工业机嚣人集成多功能末端执行嚣的工作方式,并开发出具有精度补偿、姿态白适应调整和运

2、动控制等功能的软件包.实验证明,该系统能有效提高机翼钻孔的质量争效率,满足其装配需求.关键词:工生机暮人,钻孔;敖字化装配;i{E动控翻中围分类号:TP242.2文献标识码:A文章编号:1005—2615(2012)S_0065一04DesignandImplementationofRobotFlexibleDrillingControlSystemWangHan91ShenJianxinlTianWeilLiaoWenhelWanShimin92LiDongmin92(1.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,Na

3、njingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjing,210016,China;2.ChengduAircraftIndustrial(Group)Co.,Ltd.,Chengdu,610092,China)Abstract:Fortherequirementsofaircraftflexibleassembly,theindustrialrobotdrillingcontrolsystemisproposedbasedontheanalysisofthewingdrillingprocess.Thesystemadop

4、tsanindustrialrobotin—tegratedwithmulti—functionalend—effectordesignapproach,asoftwarepackageisdevelopedwithpreci·sioncompensation,adaptivepostureadjustmentandmotioncontrolfunctions.Experimentsshowthatthesystemcanimprovetheaccuracyandefficiencyofroboticdrillingeffectivelyandmeettheasse

5、mblyrequirements.Keywords:industrialrobot;drilling;digitalassembly}motioncontrol航空产业的飞速发展对飞机的装备制造水平要求越来越高.传统的手工钻孔不仅效率低下,而且人为影响因素较大,而采用自动化的钻孔设备则有利于消除这方面的影响,同时还保证了产品加工的一致性[1】。国外在这方面走到了前列,特别是在机器人钻孔方面,KUKA,ABB,COMAU等各大工业机器人公司开始调整自己的发展战略,纷纷将航空制造业作为工业机器人应用的又一主要领域o】。美国Electroimpact公司与英国空中客车公司

6、联合设计了一套机器人自动钻削系统(0.N.C.E),O.N.C.E主要用于波音F/A一18E/F的机翼后缘襟翼的钻孔和锪孔r”。德国宝捷公司(Broetje—AutomationGmbH)研发了一种新型生产单元,它使用的关节臂机器人配有新型末端执行器,用于在单通道飞机货舱门内部结构中进行实心钻铆加工[1J。传统的工业机器人应用领域主要集中在喷涂、焊接和托运等领域,主要基于位置控制策略,机械手与环境的信息交互很少或者几乎没有,这主要是因为机器人自身的基本定位精度就能很好地满足工作任务的需求。可是对于航空业来说,这还远远达不到技术要求睁".直接采用工业机器人完成钻孔作业

7、虽然在很大程度上提高了加工的柔性自动化程度和效率,但是依然存在不足,主要是工业机器人只能够依照设定的路径和固定的姿态去执行钻孔操作,缺乏根据外部传感信息等进行加工姿态收稿日期:2011—10-15;修订日期:2012—02—09通讯作者:沈建新,男.教授,博士生导师,1969年生。E-mail:cadatc@nuaa.edu.cn。66南京航空航天大学学报第44卷变换与钻孔策略自行调整的能力,比如末端执行器的刀具要与工件的表面垂直,孔的垂直度要在0.5。以内,这就要求机器人能感知刀具法向信息,从而进行自适应调整。因此,研发出一套集末端执行器钻孔和机器人运动控制、

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