面向航空发动机薄壁回转体复材构件装配的机器人调姿定位系统.pdf

本文介绍的是一种专为航空发动机薄壁回转体复材构件装配设计的机器人调姿定位系统，旨在提高装配质量和效率，降低人工依赖。该系统基于RV传动的4自由度高刚性机械臂，能够精确抓取和调整构件的位置，确保装配孔位的法矢对准钻铆机的工作中心，从而实现自动化钻铆作业。 系统的核心是采用RV减速器的4自由度机器人本体，其结构包括基座、机身、小臂、关节、末端手掌、气动卡爪和辅助支撑等部分。其中，A、B摆角关节使用了工业机器人常用的RV减速器，这种减速器具有结构紧凑、精度高和刚性好的优点，对于提高调姿定位的精度至关重要。末端手掌上的8个带自锁功能的气动卡爪能稳定抓持工件，即使在断电或断气情况下也能保持夹持状态。 运动学解析是系统设计的重要环节。该机器人是一个4自由度系统，包含3个旋转关节和1个移动关节。关节1有两个预设位置，即装卸工位和加工工位。关节2、3、4负责在加工时调整工件姿态，以满足自动钻铆的需求。通过Denavit-Hartenberg方法，可以描述各关节和连杆之间的几何关系，进而建立机器人的运动学模型。表1列出了工件装配调姿定位机器人的D-H参数，这些参数用于计算机器人的运动学正解，即根据关节变量的取值来确定末端执行器的位置和姿态。 该系统的研制包含了机器人本体结构设计、运动学解析、电气控制系统设计和系统验证四个阶段。对于航空发动机中的一些关键回转体薄壁复材构件，其装配过程中的调姿效率和制孔定位精度直接影响产品质量和产能。目前，国内在这一领域的制造装配仍然依赖于人力，存在精度、效率、稳定性、成本和作业强度等问题。因此，开发这样一套自动化调姿定位系统对于提升航空发动机制造业的智能化水平和生产能力具有重要意义。 这个机器人调姿定位系统代表了航空制造技术的一个进步，它将有助于实现航空发动机薄壁回转体复材构件的高质量自动化装配，提高生产效率，减轻工人的劳动强度，并改善作业环境。结合机器学习和深度学习等先进技术，未来这类系统有望进一步优化，实现更加智能化和自主化的装配流程。同时，参考文献和专业指导将为类似系统的研发提供理论支持和技术借鉴。