航空制孔機器人末端執行器高精度制孔方法研究*

（北京航空航天大學機械工程及自動化學院，北京 100191）

隨著飛機裝配和航空制造技術的發展，飛機自動化裝配已經成為一個研究熱點[1]。在飛機裝配中，機械連接是其中一種重要的連接方式，飛機結構件的機械連接質量對飛機的機械強度、裝配質量和使用壽命具有重要的影響。

鉚接是飛機裝配中最為常見的機械連接方式[2]，在鉚接之前，需要先對飛機結構件進行制孔，而孔的垂直度精度是影響鉚接質量的重要影響因素[3]。

據統計，由于連接孔出現疲勞失效導致的飛機疲勞事故占到總事故的70%，其中連接孔處是出現疲勞裂紋最多的地方，所以提高制孔的垂直度精度和鉚接質量對保證飛機壽命和飛行安全具有重要作用[4]。

目前，傳統手工制孔方式存在加工質量低、工作強度大和效率低下等問題，難以滿足飛機自動化裝配的需求[5]。因此，研究自動化制孔技術對提高飛機裝配質量具有重要意義。

目前，制孔機器人已經在美國波音和法國空客等飛機公司得到了廣泛的應用，制孔效率得到了較大的提升[6]。

國外的制孔機器人制造商主要有西班牙M.Torres公司、德國Broetje公司、美國EI公司、瑞典Novator公司和美國波音公司等[7-9]。國內制孔機器人也取得了一些成果，代表單位主要有北京航空航天大學[10-11]、浙江大學[12-13]、西北工業大學[14]和南京航空航天大學[15-16]等。

本文針對飛機蒙皮鉚接孔垂直度精度的自動制孔問題，提出了一種高精度的自動制孔方法。此種方法采用四點曲面測量方法獲得制孔點法線，并通過一個雙偏心盤調姿機構來實現制孔點法線與鉆頭軸線的重合，再進行制孔。……