飞机制孔爬行机器人的位姿调节研究.pdf

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1、学术论文RESEARCH飞机制孔爬行机器人的位姿调节研究*ResearchonPoseAdjustmentofCrawlingRobotforDrillingHoleonAircraftSurface南京航空航天大学机电学院民用飞机装配工程研究中心　张得礼　陈文亮　王　珉andspatiallocationcompensationiscalculated;Usethe[摘要]飞机制孔8足并联爬行机器人是由多个samemethodisusedtogettheadjustmentvalueofX,Y,构件组成的一个复杂的多维运动系统，末端执行器姿态Zbytakingtheendeffect

2、orasavirtualleg.Hence,itisnot的调整不是通过设置独立的运动轴来实现，而是通过所needtosetindependentlyrotaryshafttorealizethepose有腿的复合运动（升/降）来实现。当进行制孔运动时，regulation.需要实时计算各腿的空间位置和调节量，实现刀具沿着Keywords:CrawlingrobotPoseadjustment加工点处法矢方向进行制孔。通过分析各构件的空间DrillingMotioncontrolSpacetransformation几何位置关系建立调姿计算局部坐标系，根据机器人的动作特点，建立末端执行

3、器空间运动坐标系；利用机构国外从20世纪90年代，就已经大规模开展飞机的在调姿过程中，各腿一直与动平台保持垂直这一特点，自动化装配技术的研究。根据飞机自动化制孔的特点建立空间变换矩阵；根据测量系统给定的制孔处法矢，和要求，国外著名的飞机装配设备制造厂家生产了许计算各腿的伸缩量和空间位置补偿量；把末端执行器看[1-4]多大型的面向飞机装配的自动化设备。目前，飞机作一只虚拟的腿，可用同样的方法求得其X、Y、Z向的制孔机器人仍采用市场上通用的工业机器人（臂）作为调整量。从而不需要设置独立的旋转轴就能实现机器设备本体，配合相应的末端执行器组成自动化装配系人的位姿调节。[5-6][7]统。此类设

4、备需要预铺行走导轨，使用场所固定，关键词：爬行机器人位姿调节制孔运动控对环境要求较高，大空间多坐标系变换导致位姿误差制空间变换[8-9]大；操作空间有限，往往需要多台设备联合作业，增[ABSTRACT]The8feetparallelcrawlingro-大了使用和操作的难度。本项目拟采用8足并联爬行botfordrillingholesontheaircraftsurfaceisacomplex机器人实现飞机自动制孔，机器人的调姿运动不是通过multi-dimensionalmovementsystemwhichiscomposed设置独立的运动轴来实现，而是通过所有腿的复合运动of

5、multiplecomponents.Poseadjustmentoftheendef-（升/降）来实现。通过分析各构件的空间几何位置关fectorisnotachievedbyindependentmotionaxis,butby系建立调姿计算局部坐标系，根据机器人的动作特点，thecompoundmovement(up/down)ofalllegs.Real-建立末端执行器空间运动坐标系；利用机构在调姿过程timecalculationofthespacelocationandadjustmentof中，各腿一直与动平台保持垂直这一特点，建立空间变thelegsisneededwh

6、endrillinghole,tomakethetooldrill换矩阵；根据测量系统给定的制孔处法矢，计算各腿的alongthenormalvectordirectionofthedrillingpoint.Lo-伸缩量和空间位置补偿量；把末端执行器看作一只虚拟calcoordinatesystemisestablishedthroughtheanalysisof的腿，可用同样的方法求得其X、Y、Z向的调整量。从thespacepositionrelationsofthecomponents.According而不需要设置独立的旋转轴就能实现机器人的位姿调tothemovementc

7、haracteristicsoftheendeffector,space节。系统减少了2个旋转轴，简化了末端执行器的结构，movingcoordinatesystemisestablished.Thecharacteristic同时也减轻了机器人的自重，实现机器人的轻量化设thatthelegskeepperpendiculartothemovableplatform计。intheprocessofpostureadjustmentisutil