机器人自动制孔系统应用研究

针对我国飞机产品高质、高效自动制孔要求以及飞机研制和生产中对智能自动制孔系统应用的迫切需求,面向异形异质复杂部件的高质、高效自动制孔问题,重点研制多功能末端执行器,突破末端执行器结构优化与集成、视觉定位与补偿、孔位法向检测、压紧力检测与控制、机器人自动制孔系统集成控制等关键技术,形成机器人自动制孔系统。试验件的工艺验证表明,该套机器人自动制孔方案可以满足产品的加工要求,提升飞机装配质量和效率。     

基于机器人的飞机部件自动制孔设备控制系统设计研究

为满足飞机部件装配中机器人自动制孔设备控制要求,设计了一种基于机器人飞机部件自动制孔设备控制系统。该控制系统采用离线编程、中央控制层、现场控制层和执行层四级结构,采用Beckhoff工业计算机作为控制核心,以EtherCAT和Profibus总线为控制方式,通过TwinCAT 2.0控制软件完成工业现场的实时控制。设计了末端执行器控制系统、机器人控制系统和设备附件控制系统。研究表明,该控制系统能很好地完成控制要求,具有一定的实用性和推广价值。     

使用微分变换方法对机器人进行全误差分析

在实际的机器人装配和操作过程中,由于各种因素影响,必然会导致末端执行器产生一定的误差.将机器人的误差等效到关节坐标系相对于理想位置的偏移,使用微分变换的方法导出了单个杆件的微分变换矩阵,并且得出了该偏移以及各个关节偏移对于末端执行器位姿的误差影响,并且提供了算例.使用该方法可以将机器人的杆件制造、装配误差,以及加工过程中的受热和受力所产生的变形全部等效到微分变换矩阵中,从而对机器人进行全面的误差分析.     

基于FANUC Mate 200iD工业机器人工作站的智能工具库系统设计

以FANUCMate200iD工业机器人工作站为基础，开发了一套工业机器人用智能工具库系统。介绍了该智能工具库系统的总体方案与工作原理，其机械装置设计主要包括总体结构设计与末端执行器（工具）定位，控制系统设计包括系统通讯设计与程序设计。完成了整个智能工具库系统的安装与调试。该智能工具库系统能够在PLC的控制下转动工位并实现准确定位。为工业机器人准备好放置工具的位置，将工业机器人需要的末端执行器旋转至更换位，工业机器人运动并完成末端执行器的智能化快速更换，提升整个工作站的工作效率。     

操作机器人轴孔装配的行为动力学控制策略

将移动机器人行为动力学理论扩展到操作机器人三维空间,并应用到机器人轴孔装配中。把轴孔装配过程分为趋向装配目标阶段和装配阶段。在趋向装配目标阶段,分别建立趋向装配目标点和避障的行为动力学模型,并将两种行为耦合构成机器人整体的竞争动力学模型;在装配阶段,建立末端执行器姿态调整动力学模型,并推导了侧向误差计算公式;在整个装配过程,利用宏/微平台和视觉/力觉伺服,对轴进行位姿调整,使其满足装配条件。仿真和试验结果表明:在行为动力学方程的控制下,末端执行器在避开障碍物的同时,安全有效地到达装配目标点,顺利完成轴孔装配,证明方法的有效性。     

基于UKF的机器人末端执行器位姿实时估算方法

为了能在工业机器人运动过程中快速准确地估算出末端执行器的位姿,提出了一种基于unscented卡尔曼滤波器（UKF）的末端执行器位姿实时估算方法,并将该方法应用于以激光跟踪仪作为反馈系统的工业机器人中。首先,在工业机器人运动过程中实时获取各个关节运动参数,并结合工业机器人的结构参数计算末端执行器的位姿初值,然后借助于激光跟踪仪实时跟踪测量固定在机器人末端执行器上的一个测量点,运用UKF融合以上两类数据,估算出末端执行器的实时位姿。计算机仿真验证了该方法的有效性与实时性,同时表明该方法具有易于实现、计算速度快和精度高等优点。     

6自由度液压机器人末端执行器控制策略

为提高6自由度液压机器人末端执行器位置跟踪精度,设计了增量式非线性逆控制方法,并对机器人末端执行器位置跟踪误差进行仿真验证。创建了6自由度液压并联机器人简图,对液压驱动系统进行建模,推导出液压流量方程式。针对传统非线性逆控制方法进行改进,设计了增量式非线性逆控制方法。采用Matlab软件对6自由度液压机器人末端执行器跟踪误差进行仿真,并与传统非线性逆控制方法对比。结果显示：采用非线性逆控制方法,机器人末端执行器运动位置跟踪误差较大;采用增量式非线性逆控制方法,跟踪误差较小。采用增量式非线性逆控制方法,可提高机器人末端执行器运动的稳定性和输出精度。     

飞机翼面类部件数字化柔性装配工装设计及应用研究

对飞机翼面类部件的数字化柔性装配工装定位铆接技术进行了论述。通过分析传统刚性工装定位方法,明确在柔性装配中采用内定位的装配方式,以产品定位工艺孔为定位基准设计柔性工装,采用立柱式三坐标定位单元实现工装的柔性定位功能．利用工业机器人高度柔性化的结构特点,对翼面类部件铆钉孔进行制孔,结合DELMIA仿真反馈模型．确定柔性工装设计方案,使数字化柔性装配工装具有“夹具＋机床＋刀库”的自动化功能。     

面向在轨建造的空间机器人末端执行器及适配接口设计与验证

针对大型空间设施在轨建造任务需求,以空间多分支机器人为应用对象,设计了一种末端执行器及三种适配接口,用于完成识别、定位、捕获、搬运、装配、攀爬和探测等任务。通过分析在轨建造任务需求,以装配对象参数、机器人性能等为依据提出了设计指标。制定了末端执行器机械结构、电气系统的总体方案,并设计了三种适配接口;针对容差需求,分析了对接过程的容差条件和力学条件,优化了关键部件几何参数;针对锁紧需求,建立了锁紧过程运动学、力学模型,并采用组合运动规律,优化了圆柱凸轮曲线槽。通过仿真及试验,验证了容差、锁紧设计的正确性,并进行在轨装配、在轨攀爬的地面模拟试验,进一步验证了末端执行器及适配接口的性能,为大型空间设施的在轨建造奠定了基础。     

基于PLC的机器人制孔执行器控制系统设计

针对应用于飞机铝合金、钛合金以及叠层部件自动制孔的机器人制孔执行器,基于PLC开发了一套机器人制孔执行器控制系统.根据需要完成的工作任务的要求和特点,详细分析和设计了控制系统的总体框架、硬件模块、软件模块以及上位机界面模块.现场测试证明,该控制系统操作方便、性能稳定,能够极大提高飞机部件的制孔效率和装配质量.     

The impact of production mix variations and models varieties on the parts-feeding policy selection in a JIT assembly system

One of the significant challenges in operating a mix-model assembly system is the feeding of parts to the productive units. In order to avoid production loss, assembly systems require uninterrupted availability of components to feed workstations. On the other hand, the feeding of assembly components has to be performed in a way that minimises the related costs. In the past, the feeding system most widely used was so-called ‘line storage’ in which the components were stored along the assembly stations in large quantities and were periodically refilled by the central warehouse. Following just-in-time principles, nowadays, assembly system feeding is undertaken by supermarkets, as in decentralised storage areas close to the assembly lines. From such kinds of warehousing, a growing number of manufacturers are adopting two other feeding strategies: the kanban system, which continuously refills the assembly stations through the pull kanban system, or the kitting system, in which kits of components are prepared and delivered following the product through the assembly stations. This paper aims to quantitatively analyse and compare these two recent feeding strategies, considering the production mix variation and the assembled models variety influence. Moreover, kanban-kitting feeding policy and the related optimization issues are considered as hybrid. The findings from an industrial case study and a simulation analysis are also reported. Finally, a decision-making tool that defines a series of ‘convenience areas’ for the different feeding policies is provided.     

面向印刷机械的虚拟装配系统研究与开发

分析了虚拟装配系统的功能结构，建立了基于配合特征的集成装配模型，采用几何推理和装配知识相结合的方法进行装配序列规划，实现了三维环境下的交互式装配工艺规划与仿真。最后，给出了该系统在某输纸机构装配中的应用实例。     

基于工业机器人的水接头自动装配系统设计

水接头装配是相控阵雷达液冷系统装配的重要工序,自动装配系统可以解决传统手工装配方式效率低、装配质量一致性差、装配过程数据无法记录的问题.文中依据水接头装配工艺,分析了水接头装配的定位要求,结合机器人的技术特点,设计开发了一套基于工业机器人的水接头自动装配系统,通过增加第七轴运动系统和基于机器视觉的独立误差修正机构解决了...     

Aerodynamic Part Feeding: Development of Aerodynamic Orienting Devices

Because of the pressure for continuous rationalisation, companies especially in industrialised countries, have to reduce their unit costs. A common way to fulfil this demand is to reduce labour costs by using fully automatic assembly systems. The assembly process itself has been optimised using many disciplines. Assembly has become more flexible and faster. This rapid improvement, however, cannot be observed in the area of part-feeding systems. In spite of the fact that part feeding is a key technology for high efficiency in fully automated assembly systems, the devices which provide the assembly processes with small parts have not generally improved in the last decades. Hence, innovative feeding technologies based on aerodynamic effects are being developed at the Institute of Production Systems. In this paper we focus on the orientation function of the feeding process.     

自动旋盖组装机气动系统的设计

为了满足吸嘴袋大批量自动化生产需求,提供一种自动旋盖组装机设计方案。介绍了自动旋合组装机的上料机构、自动旋盖装置、检测单元和下料机构的工作原理,重点阐述了机械手和自动旋盖装置气动控制系统的设计内容。新设计的设备投入生产后既能保证旋盖组装质量,又显著提高生产效率。     

LED灯绳自动装配设备的研究设计

设计了一款LED灯绳自动装配新型设备,设备采用单片机自动控制运行,它由放线机构、导线牵引进给机构、装配主机及自动控制系统等构成。介绍了LED灯绳的装配方法,重点介绍了导线牵引进给机构、装配主机结构中的灯卡自动扣紧机构和LED灯体自动送料机构,以及装配设备各机构间的动作协调关系。     

混流轿车总装配线上物料配送的研究与实践

为满足混流轿车总装配线上物料及时准确的配送,分析了轿车总装工艺流程和生产特点,依据轿车零部件的形状将物料划分为3类。研究了准时生产环境下物料配送的物料拉动系统和看板运作流程,并建立了基于现场总线技术的物料ANDON系统。在分析总装线旁物料报警情况的基础上,提出了现场物料出现MIN／MAX时的处理方式,提出了物料断点的概念并建立了实施流程。根据某轿车总装配流水线的实际物料需求,设计了混流装配线分布式物料管理信息系统的功能模块,以及基于J2EE平台的软件架构,开发的信息系统已应用于某企业。     

车铣直线包络等距三面廓形协调运动的实现

等距型面联接具有装拆方便、自动定心、应力集中小、疲劳强度高等优点。研究了等距型面的方程和运动,在普通卧式车床的进给系统上,通过一附加机构实现协调运动,车铣直线包络等距三面轴。     

挂锁自动装配系统弹子选向分离供料装置设计

针对挂锁装配中弹子的装配采用手工装配时易出现由于弹子漏装、错装从而导致挂锁装配失败的问题,对弹子装配中涉及到弹子的分离、选向、排序等方面进行了研究,提出了一种用于挂锁装配的弹子自动分离选向排序供料装置,其主要包括分离机构、方向选择机构和排序机构;利用挂锁弹子特殊的形状结构,对该装置的结构进行了详细设计,利用PLC对该装置的电气部分进行了控制,最后将该装置实际应用于工厂,验证了该装置的稳定性及可行性。研究结果表明,该装置能够能完全代替工人手工进行弹子的分离、选向和排序,并将弹子装配的效率提高了约33%,装配的错误率降低了约73%;该装置在锁具装配中可为其弹子装配提供充分的前期准备。     

基于RFID技术的汽车混流装配生产监控系统的设计与实现

汽车混流装配生产是一种面向客户订单的、小批量的装配生产模式,能够在同一条汽车装配生产线上按照客户的要求生产不同型号的产品。在汽车混流装配的生产过程中,容易发生错装和漏装问题,或出现等料、送错料和缺料等情况,影响产品质量和生产效率。因此,应用RFID和电子看板等信息技术研究汽车混流装配线的实时生产监控系统,实现车间现场数据的实时采集、在制品的跟踪、产品的质量监测、工艺信息的传递与及时反馈等,引导工人正确完成装配工作,减少错误的发生,提高生产率。