飞机襟翼机器人辅助装配柔顺控制技术

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随着“中国制造2025”的提出,实现航空产品制造自动化是大势所趋。目前,我国航空装配领域大量使用人工装配,效率低下、安装产品难以稳定保持,利用机器人进行柔顺辅助装配对实现智能制造具有重要意义。针对航空大部件装配中的人机协作,本文以飞机襟翼装配为应用对象,对装配过程中的负载重力补偿技术和柔顺控制技术进行了研究,主要完成的工作有:1)设计了飞机襟翼辅助装配系统总体方案。对飞机襟翼辅助装配系统的装配件种类特征、功能需求、技术指标、系统组成和工作流程进行了具体分析,并搭建了软硬件平台,为后文的研究奠定了软硬件基础。2)建立并优化了重力补偿算法。通过分析力传感器和各组成部分之间的关系建立了重力补偿计算模型,提出了基于遗传算法的重力补偿优化算法,旨在预估力传感器安装偏角,进一步提升重力补偿精度,实现机器人末端负载的外力感知。3)研究了面向机器人辅助装配的变导纳控制方法。从人机协作需求出发,讨论了导纳控制特性,针对辅助装配过程的不同阶段,研究了基于操作意图识别的变导纳控制的具体实现方法,通过仿真发现,该方法可以进一步提升了机器人在装配过程中的柔顺性和鲁棒性。4)分别搭建了重力补偿和辅助装配实验环境,并进行了验证实验。对不同情况下的重力补偿优化效果进行了验证,实验结果表明了本文重力补偿优化算法的有效性;使用不同导纳控制方法对装配过程进行了模拟和比较,实验结果表明了本文的变阻抗控制更易于实现人机协作装配。
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