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机器人准确制孔技术研究

冯晓波  
【摘要】:准确制孔技术是当前飞机装配中制孔的发展趋势,而国内仍采用传统的手工制孔方式,在此方面与国外先进水平之间仍然存在着巨大的差距。研究基于工业机器人和自动进给钻的准确制孔系统,具有重大的工程应用价值。本文采用理论分析、仿真模拟和实验验证等手段,对基于工业机器人和自动进给钻的的准确制孔系统进行了深入研究。 第一章主要阐述了国内外自动制孔系统的研究现状,并分析了机器人准确制孔的工艺需求。在详细阐述工业机器人技术、激光跟踪仪测量技术、自动进给钻的基础上,提出了论文的选题背景和意义,给出了论文的研究内容。 第二章论述了机器人准确制孔系统的组成,包括工业机器人系统(工业机器人和自动进给钻)和激光跟踪仪测量系统、工件。 第三章介绍了机器人准确制孔系统的路径规划算法。针对机器人准确制孔系统,详细论述了刚体位姿变换理论、机器人轨迹规划(工业机器人路径插补算法、机器人逆向运动学、机器人关节轨迹规划)等。 第四章首先给出了激光跟踪仪测量方案及刚体位姿调整算法,其次利用激光跟踪仪和基于奇异值分解的最小二乘拟合算法等相关数学知识对机器人准确制孔系统中工业机器人坐标系(世界坐标系、靶标工具坐标系、BASE坐标系、工件坐标系)、自动进给钻工具坐标系进行构建与标定,给出了实验的具体过程及计算方法,从而大大改进了坐标系建立的效率,而且精度较人工方法也有很大的提高。 第五章论述了机器人准确制孔实验过程,主要包括基于激光跟踪仪的机器人圆弧制孔误差补偿实验、基于激光跟踪仪的平板制孔实验,采用激光跟踪仪补偿误差调整工业机器人位姿,大大提高了工业机器人的定位精度,提高机器人准确制孔的精度。 第六章对全文的研究工作进行了总结,并对有待进一步研究的内容进行了展望。


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