面向裝配現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)器人精密制孔系統(tǒng)
本書主要對(duì)航空航天制造產(chǎn)品開(kāi)展了在裝配階段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制孔的研究，旨在推進(jìn)機(jī)器人制孔系統(tǒng)的應(yīng)用。本書內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)、研發(fā)鉆孔末端執(zhí)行器和螺旋銑孔末端執(zhí)行器；完成制孔系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)，對(duì)執(zhí)行器路徑規(guī)劃、作業(yè)算法、檢測(cè)功能進(jìn)行開(kāi)發(fā)；實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與末端執(zhí)行器的自適應(yīng)控制；對(duì)鉆孔機(jī)理進(jìn)行研究，對(duì)疊層材料進(jìn)行鉆孔試驗(yàn)；對(duì)銑孔機(jī)理進(jìn)行研究，分別對(duì)TC4鈦合金、CFRP進(jìn)行鉆孔試驗(yàn)；對(duì)孔內(nèi)表面精整、孔緣毛刺去除機(jī)理進(jìn)行研究并基于TC4鈦合金材料對(duì)孔內(nèi)表面精整、孔緣毛刺去除分別進(jìn)行試驗(yàn)分析。
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目錄
前言
英文縮寫表
第1章 緒論 1
1.1 制孔技術(shù)及其設(shè)備發(fā)展 2
1.1.1 手工制孔 2
1.1.2 半自動(dòng)制孔 3
1.1.3 全自動(dòng)制孔 5
1.2 自動(dòng)制孔系統(tǒng)分類及關(guān)鍵技術(shù) 12
1.2.1 大型自動(dòng)制孔系統(tǒng) 13
1.2.2 工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)制孔系統(tǒng) 14
1.2.3 柔性導(dǎo)軌機(jī)器人自動(dòng)制孔系統(tǒng) 15
1.2.4 爬行機(jī)器人自動(dòng)制孔系統(tǒng) 16
1.2.5 機(jī)器人自動(dòng)制孔系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 17
1.3 裝配現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人制孔系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 22
1.3.1 裝配現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)狀 22
1.3.2 裝配現(xiàn)場(chǎng)制孔存在的問(wèn)題 23
1.3.3 機(jī)器人自動(dòng)制孔系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 23
參考文獻(xiàn) 24
第2章 制孔末端執(zhí)行器研制 30
2.1 鉆孔末端執(zhí)行器研制 30
2.1.1 技術(shù)要求 30
2.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
2.2 自動(dòng)制孔系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 42
2.3 銑孔末端執(zhí)行器研制 44
2.3.1 螺旋銑削單元設(shè)計(jì) 45
2.3.2 離合轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 47
2.3.3 軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 48
2.3.4 刀具夾持單元設(shè)計(jì) 51
2.3.5 承載框架與連接設(shè)計(jì) 51
2.3.6 控制系統(tǒng) 51
2.3.7 關(guān)鍵部件的強(qiáng)度校核 52
2.3.8 工作過(guò)程與特點(diǎn)分析 54
2.4 本章小結(jié) 56
參考文獻(xiàn) 56
第3章 制孔系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā) 57
3.1 軟件系統(tǒng)基本組成 57
3.1.1 軟件控制拓?fù)?57
3.1.2 界面設(shè)計(jì) 59
3.1.3 制孔主界面功能 60
3.1.4 用戶管理 66
3.2 制孔路徑規(guī)劃與位置修正 66
3.2.1 制孔路徑規(guī)劃 66
3.2.2 位置修正 67
3.3 尋法算法 70
3.3.1 測(cè)量方案 70
3.3.2 測(cè)量原理 70
3.4 視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng) 72
3.4.1 需求分析 72
3.4.2 總體設(shè)計(jì) 73
3.5 自動(dòng)換刀及刀具檢測(cè)系統(tǒng) 75
3.6 本章小結(jié) 77
參考文獻(xiàn) 77
第4章 考慮裝配空間受限的關(guān)節(jié)機(jī)器人高精度軌跡跟蹤神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 78
4.1 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型以及相關(guān)預(yù)備知識(shí) 80
4.1.1 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型 80
4.1.2 移位函數(shù) 83
4.1.3 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 84
4.2 控制方法設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析 85
4.2.1 控制方法設(shè)計(jì) 85
4.2.2 穩(wěn)定性分析 87
4.3 仿真實(shí)驗(yàn) 88
4.3.1 標(biāo)稱模型下的軌跡跟蹤控制 89
4.3.2 存在不確定項(xiàng)的軌跡跟蹤控制 92
4.3.3 模型參數(shù)未知且存在不確定項(xiàng)的軌跡跟蹤控制 95
4.4 本章小結(jié) 97
參考文獻(xiàn) 98
第5章 機(jī)器人鉆孔機(jī)理及試驗(yàn) 99
5.1 鉆孔機(jī)理分析 99
5.2 主要試驗(yàn)儀器設(shè)備 101
5.3 制孔試驗(yàn) 103
5.3.1 鋁合金疊層材料制孔試驗(yàn) 104
5.3.2 鋁合金/CFRP疊層材料制孔試驗(yàn) 120
5.4 本章小結(jié) 132
參考文獻(xiàn) 133
第6章 機(jī)器人銑孔機(jī)理及試驗(yàn) 134
6.1 螺旋銑孔運(yùn)動(dòng)分析 134
6.2 材料去除分析 141
6.3 切削力與切削溫度分析 143
6.3.1 仿真過(guò)程 143
6.3.2 試驗(yàn)裝置 146
6.3.3 結(jié)果與討論 147
6.4 螺旋銑孔試驗(yàn) 156
6.4.1 TC4鈦合金銑孔試驗(yàn) 157
6.4.2 CFRP材料銑孔試驗(yàn) 159
6.5 本章小結(jié) 169
參考文獻(xiàn) 169
第7章 孔精整機(jī)理及試驗(yàn) 171
7.1 MAF技術(shù) 171
7.1.1 MAF技術(shù)的加工機(jī)理 172
7.1.2 MAF技術(shù)的特點(diǎn) 175
7.1.3 MAF技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 175
7.2 磁場(chǎng)分析 176
7.2.1 磁場(chǎng)分析步驟 176
7.2.2 磁場(chǎng)試驗(yàn)方案 178
7.2.3 磁極類型對(duì)磁場(chǎng)影響 179
7.2.4 偏心距對(duì)磁場(chǎng)影響 185
7.3 孔表面光整試驗(yàn) 194
7.3.1 孔內(nèi)表面精整機(jī)理 194
7.3.2 TC4鈦合金孔表面光整試驗(yàn) 197
7.4 孔緣毛刺去除試驗(yàn) 206
7.4.1 孔緣毛刺去除機(jī)理分析 207
7.4.2 TC4鈦合金孔緣毛刺去除試驗(yàn) 212
7.5 本章小結(jié) 215
參考文獻(xiàn) 215
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