基于工业机器人的机身系统件定位方法研究

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1、基于工业机器人的机身系统件定位方法研究ResearchonPositioningMethodofFuselageSystemComponentBasedonIndustrialRobot中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司刘春余立强【摘要】针对传统系统件安装工艺采用固定式定位工装导致装配系统开敞性差、柔性程度低的问题，提出了基于工业机器人的机身系统件定位方法，确定了系统件辅助定位工装的标定方法，基于奇异值分解法和位姿等价变换原理确定了工业机器人的位姿调整算法，最后通过系统件辅助定位工装定位试验得出了系统件的定位精度。关键词：工业机器人系统件辅助定位工装位姿调整【A

2、BSTRACTJAimingattheproblemthattradi-tionalsystemcomponent’Sinstallationtechnologywhichusesstationarypositioningjigleadstopooraccessibilityandflexibility,positioningmethodsforsystemcomponentsoffuselagebasedonindustrialrobotisputforward．Thedemarcatingmethodofauxiliarypositioningjigforsyst

3、emcomponentisconfirmed．Thepostureadjustmentarithme—ticofindustrialrobotisdeterminedbasedonSVD(singularvaluedecomposition)andpostureequivalencetransfor—mationtheory．Finallythepositioningaccuracyofsystemcomponentisgotthroughpositioningexperiment．Keywords：IndustrialrobotSystemcomponentAuxi

4、liarypositioningjigPostureadjustment在飞机部件装配或总装配中，包括一些零部件(如鸭翼支座、千斤顶支座)及一些小型工艺件(如校靶组件等)需要精确安装到飞机大部件或整机上，这些零部件和工艺件称为系统件。在传统工艺中，为完成系统件安装工作，需在装配系统中针对不同系统件设置专门的固定式定位工装，增加了整个系统的复杂程度，对装配系统的开敞性造成了影响。机器人位置精度、负载能力的提高，以及离线编程工具、实时仿真技术、软件技术的发展，使得机器人可作为一种高效的平台，配合不同的终端执行器和测量等子系统，构成各种不同的机器人柔性自动化系统⋯。且机器人

5、体积小、运动灵活，配以专用的系统件辅助定位工装和机器人导轨，构成机器人辅助的系统件安装定位系统，一台机器人即可完成多个系统件的辅助安装工作，可极大地降低整个装配系统的复杂122航空制造技术·2014年第21期程度，有效地释放装配操作空间。本文以飞机大部件数字化对接装配系统为基础，设计了一套基于工业机器人的系统件定位系统，该系统采用工业机器人取代传统固定式工装，并开发出一套机器人辅助装配软件，完成系统件的安装定位工作，采用激光跟踪仪对系统件的位姿进行测量，定位精度满足系统件装配要求。1基于工业机器人的系统件定位系统功能分析1．1系统件安装特性分析系统件均为不规则的几何结

6、构体，且沿飞机航向分布范围较广；安装的主要任务是以系统件为制孑L模板，实现系统件安装部位的制孑L，因此，需实现系统件的准确定位。1．2系统组成根据系统件安装特性，确定机器人辅助系统件安装定位系统主要包括工业机器人系统、系统件辅助定位工装、机器人导轨、激光跟踪仪和工作站，其中：机器人导轨是为了实现机器人沿飞机航向移动，满足不同机型不同方位系统件的安装要求；系统件辅助定位工装实现系统件与工业机器人的过渡连接；激光跟踪仪和工作站实图1系统件安装流程图Fig．1Flowchartofsystemcomponent‘Sinstallation现系统件与辅助定位工装的测量及定位准

7、确度评价121。由于采用专用接头固定连接，可将系统件与系统件辅助定位工装视为一个刚体，当系统件辅助定位工装到达理论位姿后，可以确认系统件也到达理论位姿，系统件的位姿评价转化为系统件辅助定位工装的位姿评价。因此，确定系统件的安装定位流程如图1所示。2系统件辅助定位工装标定方法系统件辅助定位工装标定的任务是依据工装图纸确定辅助工装在装配坐标系中的理论位姿，基于后续实测位姿与理论位姿的差值进行机器人位姿调整从而实现辅助定位工装的准确定位。在激光跟踪仪的测量过程中，难以直接测量系统件辅助定位工装本身来获得其实际位姿，而刚体上3个不共线的点可以唯一确定其空间位