机器人任务需求分析与总体方案.docx

机 器 人 任 务 需 求 分 析 与 总 体 方 案

上位机与工业机器人之间通过RS232C串口进行通信，末端执行器各个PLC的1/0数据采渠与状态监控则是通过EtherCAT总线连接TwinCATPLC来实现。

图2.2 多功能末端执行器结构图

2.1.2系统工作流程

根据飞机装配工艺的特点，机器人在本项目研究中主婓完成精密制孔功能，其主婓工作流程如图2.3所示：

(I)根据任务的娑求，在离线编程系统中进行数控程序的编制，编好的NC代码通过相应

的数据接口导入控制系统中；

(2)经过对程序的预处理后，发送机器人运动至加工起始点的控制指令，通过安装在终端执行器末端的检测元器件对工艺孔、工艺螺栓等信息进行检测；

(3)根据一蠡定的 数 据处 理策略获得工件与机器人的相对坐标关系，修正机器人的NC程序，完成后下载给机器人控制器；

(4)控制机器人定位至第1个加工孔位（初始状态i=I);

(5)法向检测，并根据方向补偿策略给机器人发出控制指令，调整法向位翌；

(6)控制终端执行器工作．压力脚压紧、打开真空、主轴旋转进给；

(7)加工 完成 第 i个孔位后，主轴头退回七循环＠－＠步，直到所有孔位加工结束，机器人回原点位翌。

开始

机器人定位主第，个九l-T.扎f立

岗绞组程

法向找正并充成法向补烂

NC程疗导入

NC程疗预处理

机器人定位原点

是检浏加－T..基准－T.乙扎

是

末端执行器－T.作

（压力脚、排冈、主轴、进给笭控制）

加－T..头退回

第，扎加－T.结束

NC程序坐标修正程疗下载

结 束

图2.3 机器人自动制孔系统工作流程

2.2飞机产品连接孔的工艺要求与加工难点分析

紧固孔是飞机结构件上典型的应力集中部位，在交变载仙作用下易产生疲劳裂纹，从而影咱整机安全性、可靠性和使用寿命．紧固孔的精度与表面质萤是决定飞机疲劳寿命和安全性能的瓜娑因索。高质萤、长寿命的连接对连接孔的娑求主要体现在两个方面：

(I)几何精度，包括制孔定位精度、圆度与圆柱度、孔径尺寸精度、孔轴线与加工表面之间的捶直精度以及惚孔深度精度等：

(2)表面质萤，包括孔表面显微组织及硬度、孔内壁表面粗糙度、残余应力层深度、表面

硬化程度以及夹层处与出口处毛刺等．

本文瓜点研究加工孔位的几何精度。针对飞机产品连接孔的关键工艺要求，可将工业机器人配合末端执行器实现精密制孔的加工难点，总结为以下三点：

(I)制孔路径离线规划与NC程序自动编制

飞机产品形状复杂、内部空间紧凑且零件数萤巨大，一架大型飞机上约有150-200万个连接件，某一产品部件上的连接孔可能多达几干个。在实际加工中，手动规划制孔轨迹和NC程序，不仅工作竞觅复繁琐且易出错，因此在离线环境下，合理规划机器人自动制孔路径与NC程序十分觅要。工业机器人的离线编程方式，是能够实现作业规划与装配仿真的直观、可靠的方法。通用的机器人离线编程系统应具备系统三维建模与标定布局、机器人路径规划、末端执

行器工艺规划、三维仿真与碰撞检测以及程序后翌处理等功能135),其中机器人路径规划是直要的组成部分。通用的离线编程系统的工作流程如图2.4所示，目前国内还没有针对机器人钻柳加工专门的离线编程软件，因此本文研究了机器人制孔路径的规划方法，并开发了针对飞机部件装配的钻柳机器人离线编程软件．

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图2.4 通用的机器人离线编程系统工作流程

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