大部件装配中的MRE被动柔顺装置研究

随着我国航天制造领域智能化要求的不断提升,利用工业机器人实现大部件的柔顺辅助装配对实现航天器的智能制造具有重要意义。然而在进行大部件的高精度装配时,机器人易受限于本体性能而难以弥补物理上的机械设计误差。据此,基于磁流变弹性体(Magnetorheological Elastomer,MRE)设计了一种可变刚度的被动柔顺装置置于机器人末端,并对其进行了仿真及实验测试,结果表明,升高通入电流可提高装置刚度,且装置在1 A电流差下的位移差约为20%,适配柔顺辅助装配的不同过程。

微柔顺装置及其力学分析

根据微装配及柔性铰链的特点 ,提出了微柔顺装置 (MRCC ,MicroRemoteCenterCompliance)并对其进行了力学分析。由平衡方程和几何相容条件推导出了三个重要的设计参数———位移刚度Kx、角位移刚度K 和中心距L的表达式。讨论并示例了柔性铰链的刚度系数、结构参数、位置参数对Kx、K 和L的影响 ,分析结果表明 ,位置参数中的转角θ对Kx、K 和L影响最大 ,而且要同时获得Kx、K 和L的最佳值是不可能的 ,只能在设计微RCC时综合考虑 ,选择合适的θ值。

空间机器人捕获卫星操作基于柔顺装置的无源模糊避撞柔顺控制

讨论了漂浮基空间机器人在轨捕获非合作卫星过程避免关节受冲击及过载破坏的避撞柔顺控制问题。在关节电机与机械臂之间配置了一种柔顺装置——旋转型串联弹性执行器(RSEA),其作用一是在捕获阶段,通过其内置弹簧的变形来缓冲捕获过程中被捕获卫星对空间机器人关节产生的冲击能量;二是在捕获完成后的镇定运动阶段,结合所设计的避撞柔顺策略来适时开关关节电机以保证关节冲击力矩受限在安全范围。首先,根据拉格朗日法及牛顿-欧拉法分别建立了含柔顺装置空间机器人与目标卫星系统的动力学方程;之后,结合整个系统动量守恒关系、系统运动几何及位置约束关系,建立了捕获操作后两者形成混合体系统的动力学方程。在此基础上,针对捕获操作后不稳定的混合体系统,提出了一种基于无源性理论的避撞柔顺模糊控制方案以实现其镇定控制。最后,通过仿真实验验证了所提避撞柔顺策略的有效性。

被动柔顺装置选用策略及其应用软件

本文从理论上分析了选择被动柔顺装置ＲＣＣ进行成功装配的各种约束条件，并运用分析结果开发了被动柔顺装置选用策略的软件．它能针对已有的机器人装配系统，根据轴孔的配合尺寸和成功装配条件，从已建立的被动柔顺装置技术参数库选择与之相匹配的被动柔顺装置，进行装配作业．

狭长盲视空间中精密止口柔顺对接集成装配装置

通过分析了在狭长盲视空间中精密止口人工柔顺对接装配以及精确定位对接装配方式的特点 ,文章提出并介绍一种利用激光束进行粗定位 ,利用针孔摄像机使对接过程可视、基于“人工辅助 +多自由度浮动装配台”集柔顺对接、支撑、翻转功能为一体的集成装配装置的工作原理、总体结构。

机器人磨抛力柔顺控制研究进展

低成本、高灵巧度机器人在磨抛领域中的应用越来越广,而对机器人磨抛力的柔顺控制是降低工件表面粗糙度、获得高形状精度和表面完整性的关键。综述了国内外学者在机器人磨抛力主动柔顺控制策略、被动柔顺控制装置、主被动柔顺控制方法等方面的主要研究成果,分析了各种典型控制方法的原理及实现过程,比较了各方法的优缺点,并指出了目前研究存在的问题。最后总结了关键技术难点并展望了发展趋势。

基于柔顺光洁纺棉/麻纱线的研发

针对麻纤维刚度大难以扭转抱合、所纺纱线毛羽过多的问题,将热湿熨烫技术运用到环锭纺纱中,在环锭细纱机前罗拉钳口前下方安装柔洁纺纱装置,对纱线实施柔顺光洁结构成形调控;通过对比实验,测试柔洁纺纱线毛羽、条干均匀度、强伸性能以及表观质量,说明柔洁纺成纱有害毛羽减小幅度较大,细原纱与细柔洁纱的毛羽下降率最大。指出:柔洁纺能改善棉/麻混纺成纱毛羽,所纺纱号越细,纺纱运行速度越慢,纤维在纺制过程中受热越充分,纤维模量降低幅度越大,纱线毛羽减少越多;柔洁纺成纱表面结构光洁、毛羽少、条干较好,纤维利用率高,强伸性能较好,手感柔软顺滑;其织物透气性能增加,抗弯曲性能减小、柔性提高,耐磨性好,不易起毛、起球和破损。

机器人打磨碳纤维复合材料工艺研究

碳纤维复合材料由于其优越的性能正被广泛应用于工业领域,为提高打磨该材料的表面质量及改善打磨环境,在工业机器人基础上开发一自动打磨系统并对打磨工艺进行研究。基于被动柔顺装置(Pushcorp AFD71)设计机器人打磨末端执行器,相较于传统打磨工具,它具有恒力输出、力控制稳定简单、响应快等优点。重点研究了机器人自动打磨系统的集成以及利用该系统对碳纤维复合材料进行打磨实验,研究各参数(主轴转速、机器人移动速度、打磨正压力、倾角和砂纸粒度)对表面粗糙度的影响。最后通过碳纤维复合材料顶盖横梁的打磨应用验证了该机器人自动打磨系统的实用性和优越性。

大型风电叶片多机器人协同磨抛系统的设计与研究

本文以大型风电叶片智能磨抛系统的研制为目标,提出多种叶片磨抛的硬件方案设计,并对其优缺点进行比较,最终选择机器人水平移动和叶片翻转相结合的风电叶片机器人磨抛系统作为设计方案;以控制磨抛机器人协同完成叶片表面95%的有效磨抛面积为目标,提出了基于视觉定位与距离/力传感信息融合的打磨机器人控制方式以及基于三维重构与主动/被动柔顺控制相结合的机器人控制方式。同时,本文基于叶片的三维重构模型,采用Robotstudio软件完成了打磨区域规划及打磨机器人轨迹规划;基于多机器人磨抛系统集成技术,实现了叶片的高质量、高效率磨抛目标,并提出多机器人协同的叶片智能磨抛系统的控制方法,建立标准化风电叶片打磨系统,开展风电叶片多机器人协同智能磨抛系统的推广和示范应用。

空间机器人捕获航天器操作的避撞柔顺复合自抗扰控制

讨论空间机器人在轨捕获非合作航天器过程避免关节受冲击力矩破坏的避撞柔顺控制问题.在机械臂与关节电机之间配置一种弹簧类柔顺装置——旋转型串联弹性执行器(RSEA),其作用在于:1)在捕获碰撞阶段,可通过其内置弹簧的变形吸收碰撞产生的能量;2)在镇定运动阶段,结合避撞柔顺策略适时开、关电机,以保证关节所受冲击力矩受限在安全范围.首先,应用拉格朗日方法和牛顿-欧拉法分别得到捕获前空间机器人及目标航天器系统动力学方程;然后,结合整个系统动量守恒关系,捕获操作后速度约束关系及力的传递规律,建立捕获后两者形成联合体系统的动力学方程;最后,针对失稳的联合体系统提出一种基于复合误差的避撞柔顺自抗扰控制方案以实现其镇定控制.系统数值仿真结果表明了上述避撞柔顺策略的有效性.