【摘 要】
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本文研制了一种多自由度航空自动制孔设备,将改进并联机构制孔末端定位器与五自由度立柱式桁架相结合,该设备主要用于大型飞机壁板制孔这一工艺流程,既解决了普通制孔机器人刚度不足的问题,还可以实现制孔时的大范围粗定位与末端精定位,可适应不同曲率的大型飞机壁板。根据功能需求对末端定位器及设备整体进行了尺寸设计优化与结构设计。基于机构构型,采用杆长约束方程对机构进行运动学分析,基于从动杆的弹性振动建立了基于拉
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本文研制了一种多自由度航空自动制孔设备,将改进并联机构制孔末端定位器与五自由度立柱式桁架相结合,该设备主要用于大型飞机壁板制孔这一工艺流程,既解决了普通制孔机器人刚度不足的问题,还可以实现制孔时的大范围粗定位与末端精定位,可适应不同曲率的大型飞机壁板。根据功能需求对末端定位器及设备整体进行了尺寸设计优化与结构设计。基于机构构型,采用杆长约束方程对机构进行运动学分析,基于从动杆的弹性振动建立了基于拉格朗日方程的刚柔耦合动力学方程。在ADAMS中和Simulink中分别对机构进行了运动学及动力学分析,验证了虚拟样机模型的正确性。基于改进并联机构末端定位器的刚度映射模型,对改进后的杆件和机构整体进行了有限元分析,验证了结构的优化设计对刚度具有增强作用。根据改进并联机构在自由状态下的振动微分方程,并在ADAMS/Vibration通过仿真得到了机构的前六阶模态和对应的主振型,得出的仿真固有频率与理论值误差不超过10%。通过对机构进行受迫振动分析,验证了附加弹簧减振器对于改进并联机构制孔末端定位器具有减振效果。本文利用PID控制器对改进并联机构的驱动转角进行控制。考虑支链间的约束耦合关系,设计了一种基于驱动关节同步控制策略,改善了各个支链间运动的协调能力,提高了动平台的位姿精度,最后通过仿真实验平台对模型进行了验证。本文开展的关于航空制孔末端定位器各个方面研究,为我国未来航空自动化制孔设备的研发和创新提供了理论参考和经验积累。
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