隔热层作为飞机、导弹、火箭等航天航空设备的热防护系统的主要部件,其物理性能严重影响着整体热防护系统的隔热防护特性。通常,隔热层采用蜂窝型多孔结构件作为中间夹层,并在多孔结构件内填充具有绝热、抗振等特性的隔热材料,以增强隔热层的整体性能。因此,多孔结构件内隔热材料的灌注质量与整体工件的使用性能息息相关。本文提出了一种基于工业机器人的多孔结构件隔热材料自动灌注系统,针对手动灌注存在的灌注高度稳定性差、灌注效率低等问题,设计了自动灌注装置,研究了一种力位协同灌注控制方法,分析了灌注工艺参数,搭建了机器人自动灌注系统,实现了灌注力与灌注轨迹的可控灌注,保证了灌注质量。本文具体研究内容如下所述:提出了基于多传感信息的人工灌注手法采集方法,从成功的手动单孔灌注工艺出发,建立了填料管与活塞的运动轨迹及灌注力变化曲线。分析了隔热材料性质与灌注质量要求,总结了影响灌注质量的工艺参数;搭建了人工灌注手法采集系统实验平台,采用单目视觉传感器、IMU和力传感器提取灌注过程中的位置、力和姿态信息;分析了灌注力、初始高度等灌注工艺参数对灌注质量表征参数的影响,得到了优化的灌注工艺参数。提出了基于模糊补偿算法的隔热材料力位协同灌注控制方法,实现了对力-位信息的跟踪修调。分析了隔热材料的多阶段连续灌注过程,建立了自动灌注轨迹;建立了机器人自动灌注系统的运动学模型,分析了隔热材料的力学行为,建立了材料灌注接触力学模型;针对灌注高度和灌注紧密性的控制问题,研究了基于模糊算法的力位补偿控制器,调节力-位关系;通过SIMULINK仿真实验,验证了力位协同灌注控制方法的可靠性。最后,设计了一种具有力位协同控制功能的末端自动灌注装置,开发了机器人辅助自动灌注控制软件系统,搭建了人机交互界面。搭建了基于工业机器人的自动灌注系统实验平台,以某型号的多孔结构件为实验件,进行了隔热材料单孔自动灌注实验;单因素实验验证了初始灌注力阈值、拔出灌注力阈值、起始高度等灌注工艺参数对灌注质量表征参数的影响;单孔灌注实验验证了所提出的自动灌注系统与力位协同灌注控制方法的有效性,灌注高度在误差范围内,灌注质量良好。