【摘 要】
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自动制孔机器人及其末端执行器多为串联结构,由于串联结构刚度低,存在误差累积及末端惯性大的不足,影响制孔加工精度。为了增加末端执行器整体刚度,提高飞机蒙皮制孔动态精度,设计基于Delta平台的自动制孔末端执行器。制孔加工时,钻头与飞机蒙皮的耦合振动由电主轴传递至末端执行器,导致末端执行器产生高频振动,降低制孔精度和加工质量。为了抑制这种振动,在末端执行器Delta平台的关节,设计关节扭转减振器,实现
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自动制孔机器人及其末端执行器多为串联结构,由于串联结构刚度低,存在误差累积及末端惯性大的不足,影响制孔加工精度。为了增加末端执行器整体刚度,提高飞机蒙皮制孔动态精度,设计基于Delta平台的自动制孔末端执行器。制孔加工时,钻头与飞机蒙皮的耦合振动由电主轴传递至末端执行器,导致末端执行器产生高频振动,降低制孔精度和加工质量。为了抑制这种振动,在末端执行器Delta平台的关节,设计关节扭转减振器,实现末端执行器振动控制,抑制振动由末端执行器向制孔机器人本体传递,保证制孔末端执行器的稳定性,提高制孔精度和加工质量。主要内容如下:1.根据自动制孔末端执行器设计目标,将Delta平台作为末端执行器基础结构,设计末端执行器的驱动机构、定位单元、压紧单元、制孔单元及减振单元;完成参数计算和末端执行器三维建模,为验证设计方案可行性及动力学控制方案设计奠定基础。2.对末端执行器进行运动学分析,正运动学和逆运动学分析结果一致,证明末端执行器设计方案可行,并为动力学分析及模型简化提供理论依据;应用Matlab进行工作空间仿真分析,得出末端执行器工作空间影响因素并提出改进方法;为抑制扰动,设计末端执行器动力学线性自抗扰控制方案,控制并联结构关节耦合运动,提高末端执行器动态响应、抗干扰能力及运动精度。3.建立末端执行器扭转振动模型,应用Matlab求解不同结构参数下扭转振动响应,分析不同高频率激励下变刚度扭转减振器的振动控制效果。4.进行仿真实验,验证末端执行器及其关节扭转减振器设计方案可行性,结果显示扭转减振器对高频激励振动控制效果良好。本文设计基于Delta平台的自动制孔末端执行器,能有效提高末端执行器刚度及制孔动态精度,有效抑制末端执行器关节扭转振动传递至自动制孔机器人本体。
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