基于Twincat的移动机器人制孔系统北大核心

为了提高自动制孔效率与孔质量,以及提高我国自动化制孔自主研发能力,提出了一种移动机器人自动制孔设备,该设备主要包括移动装置、机器人、末端执行器、系统附件。并设计了"EtherCAT+Profibus"主从分布式控制系统,以Beckhoff EtherCAT控制系统作为主控,对移动装置、机器人、末端执行器、上位机人机交互界面进行协同控制,可实现多工位自动切换、孔的法向调平与基准检测、试刀、换刀以及自动制孔流程。     

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。     

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。     

飞机自动制孔末端执行器的设计与实现

由于飞机装配过程中需要钻削大量的孔,因此针对飞机装配中柔性制孔的功能需求,在具体分析机翼制孔工艺流程的基础上,设计了一套用于飞机自动制孔的末端执行器。该控制系统以中央控制器为核心、采用基于EtherCAT总线和Profibus总线的分布式主从站控制方式,并开发出具有制孔循环控制、基准检测、法向偏差测量等功能的软件包,最后进行了一台样机的制造、装配、电气安装和软件调试。实验证明,该系统能够很好的满足航空工业对制孔的孔位精度、垂直度以及加工效率等的要求。     

制孔末端执行器压紧单元设计

压紧单元是机器人制孔末端执行器中的一个核心单元。设计了一种双气缸压紧、比例减压阀控制的气动压紧结构,作为末端执行器的压紧单元,通过有限元分析软件对结构进行了校核。为提高压紧精度,进行标定实验,得出控制信号输出电流与压紧单元实际压力的函数关系。     

制孔执行器的安装方式对机器人性能的影响

机器人和多功能末端执行器组成的柔性钻削系统近些年在航空工业得到了越来越广泛的应用,执行器和机器人的安装方式有同轴式、悬挂式和侧面式.利用软件Matlab对机器人和工件进行仿真建模,并计算执行器在不同安装方式下的机器人可达度、可操作度、关节使用度和关节被动力矩.基于计算结果,结合评价指标,分析制孔末端执行器的安装方式对机器人的可达性、可操作性、关节使用度及制孔位置精度的影响,结果表明同轴式安装消除了压紧力对机器人第5轴的被动力矩,有利于提高加工孔的位置精度;悬挂式安装使机器人的可达性好;侧面式安装使机器人的可操作性好,增加了机器人的运动灵活性和减少了关节使用度.     

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.     

末端执行器优化控制下的飞机制孔方法

针对末端执行器自身刚度有限,制孔过程中稳定性较差,存在位置误差、角度误差和孔径误差的问题,设计基于末端执行器优化控制的飞机制孔方法。利用ABAQUS软件仿真飞机制孔过程,判断末端执行器的响应状态,分析飞机制孔技术中的蒙皮侧压紧方式,通过罗德里格矩阵获取确认偏差较大的孔位,计算末端执行器与基准孔位之间的空间转换关系,建立制孔参数优化目标函数,逐一求解飞机制孔末端执行器的控制参数,完成飞机制孔精度优化。实验结果表明：在末端执行器优化控制下可有效降低制孔位置误差、角度误差和孔径误差,保证末端执行器控制过程的稳定性和精度。本文方法实际应用后,获得了较好的检验结果,满足使用标准。     

自动钻孔机器人末端执行器的对刀方法

自动数控制造设备对制造业的影响越来越显著,作为对制造质量起决定作用的校准和对刀功能是很重要的。通过对自动钻孔机器人末端执行器的对刀校准装置的结构原理进行说明,介绍传感器校准和对刀的功能。     

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。     

一种制孔末端执行器的设计与仿真验证

制孔末端执行器作为机械手制孔系统的核心部件之一,其功能结构设计是否合理将直接影响制孔的质量。因此,介绍末端执行器的整体结构和功能,制定末端执行器的工作流程,并在此基础上对末端执行器的各功能单元进行设计,最后利用DELMIA仿真了该末端执行器的工作流程,验证了其结构设计的合理性和制孔路径的可行性。     

基于双机器人装配系统的多功能末端执行器设计

根据翼面类部件装配的特殊需求,设计了一种用于双机器人装配系统的多功能末端执行器。阐述了其结构设计及工作原理,并运用DELMIA软件对末端执行器的应用环境进行了仿真,提出了手工装配工装的改进意见。分析表明该末端执行器能够保证双机器人柔性装配系统无干涉地完成翼面类部件的制孔、送钉及电磁铆接等装配任务,可增加飞机装配的效率及质量,具有显著的工程应用价值。     

基于工业机器人的自动点焊系统构建

为实现不锈钢餐厨具制造行业的点焊自动化,提高传统点焊工艺的自动化水平及生产效率,保证产品质量,设计一套柔性工业机器人自动点焊系统。介绍了系统的总体方案和控制方案,设计了包底片、铝片自动上料装置和复合底点焊夹具以及机器人末端执行器,采用双6轴工业机器人实现了不锈钢锅具的点焊工艺全自动。     

并联六足飞机制孔机器人的位姿调节

精确定位和高效制孔是自主移动式自动化制孔设备研制的难点。针对一种行走定位一体化的并联六足飞机制孔机器人,提出一种运动学模型。与基于固定坐标系的运动学模型不同,该模型基于机器人身体平台随动坐标系,仅需测量各腿支链的伸缩长度和制孔目标位姿偏差,便能进行末端执行器任意位姿调节,可同时进行制孔位置和法向精确定位。其降低了测量系统的难度和误差,确保了较高的定位精度和制孔效率。应用该模型进行制孔操作规划并仿真分析,最后在真实样机上实验,实验结果表明机器人可以很好地完成位姿调节和制孔操作。     

串联型制孔机器人的关节刚度识别

由于串联型制孔机器人的弱刚性,机器人在制孔力的作用下会产生一定的位移,制孔机器人的刚度对孔的加工质量有很大影响。对一种识别具有六个旋转自由度的机器人关节刚度的方法进行研究。假设机器人连杆为刚体,用Denavit-Hartenberg-modified(D-H-m)方法建立驱动轴坐标系。采用微分变换法求出了具有六个旋转自由度的机器人的雅克比矩阵。在制孔机器人的末端执行器上面施加载荷,在测得末端执行器的变形的前提下,可以识别出机器人各个关节的刚度值,并且能够得到机器人的刚度矩阵。最后建立机器人的三维模型,采用有限元方法对文中的假设进行了验证。     

飞机部件机器人自动制孔控制系统设计与分析

针对应用于飞机铝合金、钛合金以及叠层部件制孔的机器人自动制孔系统,提出了基于上位机和PLC的机器人自动制孔控制系统的设计方法。根据工作任务的要求和特点,设计并分析了机器人自动制孔控制系统的整体框架、硬件模块和软件模块。现场测试证明,该系统能够极大提高飞机部件的制孔效率和装配质量。     

一种机器人自动攻丝系统的设计与分析

针对传统攻丝存在孔分布跨度大、分布复杂时攻丝繁琐的问题,设计了一种以六自由度KUKA机器人为基础、结合快换末端执行器以及可自适应薄板大小的工作台的自动攻丝系统,对该系统进行了结构设计,并基于SolidWorks软件对其进行了三维建模。运用有限元分析软件ANSYSWorkbench对夹具工件系统进行了攻丝过程静力分析,获得了工件应力变形分布规律;对工作台结构与末端执行器结构进行模态分析,获得了模态振型图及前六阶固有频率,验证了设计的合理性与有效性。     

移动机器人自动钻铆技术及装备

对移动机器人自动钻铆技术展开了研究,提出了一种移动小车式机器人自动钻铆设备设计方案,分析了其功能组成及加工工艺流程,研究了末端执行器关键功能单元,即制孔、检测和铆接。最后,依据设计制造了一台原型机,试验结果表明,其各项技术指标达到了预期。     

核辐射环境下机器人末端快换装置的设计

针对不同的核辐射环境下,对机器人末端执行器的快速自动更换过程进行分析研究,设计了一种机器人末端快换装置,包括连接件、内置液压缸、端盖、锥形卡扣、锁紧连杆、弹性缓冲垫圈、末端执行器连接体,提高了机器人末端执行器的换装效率及换装可靠性,且在满足工作需求的前提下,使其结构简单,便于生产制造。     

基于黏弹性模型及主动观测器的橡胶搬运机器人控制方法

在橡胶搬运机器人系统的取料阶段,需要将机器人末端执行器插入橡胶内部,在这一过程中橡胶与末端执行器之间的相互作用表现出黏弹特性,使控制系统设计复杂化。为提高机器人控制性能,提出了一种基于Hunt-Crossley(HC)黏弹性模型及主动观测器的橡胶搬运机器人控制方法。首先,采用HC非线性模型作为末端执行器插入橡胶过程的基础模型,基于该模型建立机器人力学模型,并进行线性化处理;然后,采用基于随机卡尔曼滤波的主动观测器进行状态反馈调节,并通过外加主动状态的方式来补偿建模误差以及机器人控制系统扰动;最后,搭建实验系统,采用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法对黏弹性模型进行参数辨识,并证明该控制方法的稳定性,通过与基于经典弹性模型的控制方案进行仿真对比分析,证明了所提控制方法的有效性。