航空制孔機器人末端垂直度智能調(diào)節(jié)方法

公茂震 袁培江 王田苗 張 睿

(北京航空航天大學(xué) 機械工程及自動化學(xué)院，北京100191)

據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)飛機機體疲勞失效事故源于結(jié)構(gòu)連接部位的疲勞裂紋，而疲勞裂紋大多產(chǎn)生在連接孔處［1］，因此連接處孔的加工質(zhì)量極大影響著飛機的安全性和使用壽命.孔的垂直度是影響孔的加工質(zhì)量的主要因素之一，它不僅會使孔的直徑發(fā)生改變［2］，而且在飛機的裝配過程中會影響鉚接質(zhì)量從而導(dǎo)致機構(gòu)連接的不穩(wěn)定［3－4］.在機器人自動鉆孔過程中，孔的垂直度取決于鉆頭的中心軸線和鉆孔點處法線的重合程度，所以鉆頭的垂直度調(diào)節(jié)對保證鉆孔的加工質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用.

鉆頭的垂直度調(diào)節(jié)主要由2部分組成:曲面的法線測量和鉆頭的姿態(tài)調(diào)整.目前，設(shè)備很難靠自身控制使鉆頭沿鉆孔點的法線方向鉆孔［5］，需要利用法線測量與末端調(diào)姿裝置來調(diào)整鉆頭的姿態(tài).對于曲面的法線測量，近些年來國內(nèi)外已有大量的研究.向量叉積法［6］雖然計算簡單，但是精度低;二次曲面擬合法［7］對二次曲面精度很高，但對一般的曲面具有一定的局限性;NURBS曲線法［8］和三角網(wǎng)格法［9］都要測量大量的點才能達到較高的精度，不適合實時的精確測量.本文針對以上出現(xiàn)的問題提出了一種基于3個激光測距傳感器的非接觸法線測量方法，此方法測量精度高，速度快，且不會損傷被測物體表面.對于鉆頭的姿態(tài)調(diào)整，大多數(shù)研究工作從調(diào)整被加工工件來相……