面向曲面类零件的机器人自动装配方法.pdf

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1、AUTOMATICFLEXIBLEASSEMBL．YTECHNOLOGY自动化柔性装配技术面向曲面类零件的机器人自动装配方法ARoboticAutomaticAssemblyMethodforCurvedSurfaceParts北京航空航天大学陈翔黄龙杨洋【摘要】针对航空航天领域中常见的曲面类零件，提出一种曲面类零件的机器人装配方法。在提出曲面类零件装卡定位方法的基础上，设计了曲面类零件的装卡定位适配器。基于激光跟踪仪测量定位原理，对曲面类零件的装配作业任务进行了路径规划，并提出了误差补偿策略。通过机器人装配试验对该系统进行试验验证，结果显示了所提

2、出的曲面类零件的装配方法的有效性和可行性。关键词：机器人装配方法路径规划装卡定位【ABSTRACTlAimingatcurvedsurfacepansinaviationandaerospacefield，aroboticassemblymethodofcurvedsurfacepartsisproposed．Theadapterisdesignedforinstallingandpositioningcurvedsurfaceparts．Accord-ingtotheprincipleformeasurementandpositioningoft

3、helasertracker,apathplanninganderrorcompensationstrategyarepresentedforperformingcurvedsurfacepartsassemblytasks．Theresultsareverifiedbytheassemblyexperiment，whichshowtheeffectivenessandfeasibilityofthecurvedsurfacepartsassemblymethod．Keywords：RoboticassemblymethodPathplan-nin

4、gFixationDOI：10．16080／j．issnl671．833x．2015．21．145在航空航天等领域，所设计的大多数零件结构复杂，具有曲面特征，如飞行器翼身表面蒙皮、航空航天发动机叶片、汽车覆盖件精密模具等Ⅲ。由于零件表面复杂的曲面难以用数学表达式精确表示【2】，因此，相关零件在装配过程中的定位难度大，装配精度难以保证。近些年，国外航空制造业已经发展了很多先进装配技术，例如机器人装配技术、柔性装配技术等。其特点是基于数字化的技术手段，缩短装配时间，提高装配效率和精确度。例如机器人装配技术、工业机器人及其自动化生产线己成为高端装备的重要

5、组成部分及未来发展趋势口】。同时，柔性装配技术同样发展迅速，典型的有行列式柔性装配工装、多点阵成形真空吸附式柔性工装等系统嗍。国内相关领域的装配技术与国外还有一定差距，装配型架这种传统的装配手段依旧被广泛应用陋1，型架装配方式要求装配过程中大量采用具有定位夹紧功能的设备，有着制造精度极低、周期时间较长、工作效率被严重制约的缺点。因此，对于零件种类有限，非大批量装配的装配过程，采用传统型架装配方式效率低；而面对需要精确装配的曲面零件，采用柔性装配技术，其定位难度大的问题就会显现出来。因此，有必要开发一种针对非大批量生产的曲面类零件的装配技术。针对航空

6、航天领域中常见的装配要求高、小批量的曲面类零件，提出一种采用工业机器人进行装配的方法；根据装卡定位原理，对具有上述特点的曲面零件提出一种可行的装卡定位方式；同时，借助激光跟踪仪的测量定位，对曲面类零件的装配任务进行路径规划，并提出装配误差补偿策略。最后通过机器人装配试验对该系统进行试验验证，确保装配方法的有效性和可行性。1机器人装配系统设计针对航空领域中常见的曲面类零件，研制一种基于工业机器人的曲面零件装配系统，该系统可针对不同曲面类零件进行精确拾取，同时实现曲面零件的精确装配。1．1自动装配系统组成及装配过程根据曲面零件装配精度较高的特点，设计一

7、种自动化机器人装配系统。该系统包括工业机器人系统、激光跟踪仪系统、上位机、曲面零件及其适配器，装配目标及其支架，本系统结构组成如图1所示。系统机器人底座图1装配系统结构图Fig．1Structureoftheassemblysystem2015年第21期·航空制造技术145『co．sTcosfl．c．osys．infl．s．in沪sin9'cosa[：R,aPBoRo]=卜nysinco卢s舯m”m乞鬻二詈吖∞蛐【0‘。0cosysinflcos口+sinysin口X1。sinysinflcosa—COSysin口YCOSflCOS口Z101『，z

8、，暇，P一=lnny：【02曲面类零件的夹持方法该装配方法针对航空航天领域中装配要求精度高、变形量较小，小批量的曲面类零件