大型复杂构件移动机器人原位制造技术架构.pdf
《大型复杂构件移动机器人原位制造技术架构.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大型复杂构件移动机器人原位制造技术架构.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、书书书基金项目:国家重点研发计划();国家自然科学基金(,);教育部重点实验室开放课题();北京市自然科学基金()收稿日期:年 月大型复杂构件移动机器人原位制造技术架构文科,徐建萍,陈钦韬,杨继之,张加波,王国欣中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司摘要:为正确和高效地应用移动机器人技术,针对大型航天器复杂舱体制造实际工程应用提出“感知决策仿真控制执行”的综合技术架构,以揭示移动机器人的集成内涵。依据综合技术构建移动机器人应用架构,介绍移动机器人应用模式;构建大尺寸测量架构,以测量模型为核心实现多环节数据与作业过程交互;构建智能工艺架构,以“定位找正加工”基础工艺路线构建系统工艺;构建数据流
2、软件架构,通过多维仿真实现虚实融合、以虚控实过程;构建混合式控制架构,搭建反馈控制层、反应式的规划执行层、规划层三层体系结构。在大型卫星模拟件上进行试验验证,证实所提出技术架构的正确性与有效性。关键词:技术架构;大型复杂构件;移动机器人;大尺寸测量;智能工艺中图分类号:;文献标志码:,:,:;?引言大型复杂构件(航天器舱体、大型风电叶片、高铁车体结构件等)呈现出尺寸大、结构复杂、刚性弱以及加工精度要求高等特点,其构件制造已超出现有机床的加工能力,急需创新性技术装备及变革性制造模式来解决此类大型复杂构件的高效高精制造难题。近几年,移动机器人加工单元原位作业模式 兴起,并在大型复杂构件的铣削 、制
3、孔 、磨抛 和装配等作业中得到应用。该模式克服了大型数控加工中心柔性差、效率低、作业行程受限以及工序冗杂等不足,成为目前大型 超大型结构件一体化整体加工的新途径。研制出了机器人航天器加工制造系统,德国弗劳恩霍夫协会、公司、国内浙江大学 、南京航空航天大学、华中科技大学 、清华大学 、北京卫星制造厂有限公司 等相继研发出了单机器人制造系统 ,并在大型零件加工中获得应用 ,展现出良好的应用潜力。相比于单移动机器人制造单元,多移动机器人系统在时间和空间分布性上更具优越性。为波音公司研制了一套飞机蒙皮多机器人装配系统;卡内基梅隆大学、公司和美国空军研究实验室联合开发的多机器人军机表面涂层激光剥离系统;
4、南京航空航天大学为航空工业洪都研制了双机器人协同加工系统 ;印度设计与制造研究所给出了大 年第 卷 型薄壁金属构件多机器人协同铣削加工方法,研究了多机器人路径规划 。综上所述,这种多机、小型单元的原位协同集群化作业模式已成为大型复杂构件高精高效加工的发展趋势。国外企业与研究者通过移动机器人作业应用,大幅度解决了大型复杂构件制造困难问题,而国内对于移动机器人作业应用仍然处于初级阶段,缺乏对移动机器人作业应用的深入研究和系统分析。本文针对大型航天器复杂舱体制造实际工程应用提出“感知决策仿真控制执行”的综合技术架构,梳理总结了移动机器人应用架构、大尺寸测量架构、智能工艺架构、数据流软件架构及混合式控
5、制架构关键技术架构,为移动机器人作业应用提供参考。?移动机器人作业综合技术架构随着智能制造技术的不断发展,为了发挥移动机器人的最佳效用,高精数字化测量系统、控制系统以及仿真系统等逐步应用到移动机器人作业环节,结合航天器大型舱体大尺寸、薄壁弱刚性和高精度的研制特点,提出了一种移动机器人作业的“感知决策仿真控制执行”综合技术架构。如图 所示,主要包括测量架构、工艺架构、软件架构、控制架构以及应用架构,各架构之间相互关联相互耦合,依托产品设计输入,其智能化体现在作业过程中内部的“动态感知实时分析自主决策以虚控实精准执行”全闭环管控。图 移动机器人作业综合技术架构?关键技术架构?移动机器人作业应用架构
6、以空间站大型舱体结构产品制造为研究背景,基于综合技术架构搭建移动机器人作业应用架构,如图 所示,在 、视觉测量系统以及激光跟踪仪等数字化测量系统反馈下,仿真控制系统结合智能工艺设计结果对移动铣削机器人以及移动检测机器人、移动装配机器人等多种类移动机器人围绕航天器大型舱体作业进行仿真验证,进而完成航天器大型舱体制造执行过程。各系统之间互联互通,实现面向智能制造的工艺、制造、物联以及配送的智能化升级。图 移动机器人作业应用架构从局部来看,航天器大型舱体移动机器人作业应用架构包含关键点有:()在工艺设计环节,基于三维设计模型的感知和分析,采用特征关联、工艺仿真、参数优化以及知识推送等优化技术,实现模
7、型驱动的机器人制造工艺设计,并将工艺输出给移动机器人装备,同时实时感知实际制造情况,实现智能工艺再设计。()在数字化测量环节,基于三维模型构建大尺度测量场,对移动机器人装备进行实时补偿与监测,并将测量结果形成有效数据实时反馈到工艺系统、机器人装备控制系统、仿真系统、制造信息融合与分析系统等系统中,为移动机器人作业提供实测数据依据。()在移动机器人装备环节,结合航天器大型舱体制造需求,根据不同精度分布、不同功能要求和不同作业空间设计移动机器人系统,并根据智能工艺输出的作业路线进行航天器制造。移动机器人系统主要包括全向移动平台、机械臂、多功能末端执行器以及控制系统等。()在数字化仿真环节,基于各系
8、统间通讯链路,实现理论与实测数据的全面测量,结合数字化三维模型,建立虚拟模型实时模拟作业现场和作业过程,实现对移动机器人作业过程安全性、作业精度以及作业效率地精准预测与合理调控。?大尺寸测量架构当前测量在移动机器人作业过程中不是仅将测量环节与移动机器人作业简单地组合,而是集成了工 具 技 术先进测量理念与测量方法,将产品设计、工艺、制造以及检测等多个环节的数据整合与过程融合。图 为移动机器人作业过程测量架构。该架构以测量过程模型为核心,由产品设计出发,给出了“设计测量移动机器人作业仿真分析验证(虚拟)”和“设计测量移动机器人制造作业优化设计(物理)”两类过程,并且两类过程以数据传递为基础,互为
9、迭代优化。图 移动机器人作业测量架构设计测量移动机器人作业仿真分析验证(虚拟)过程:由产品设计输入三维数字化模型,经测量过程模型进行可测性分析,获取移动机器人作业过程理论数据,通过容差分配与作业分析后,反馈在产品设计阶段,考虑测量特征设计、产品公差以及有效作业建议等进行重设计;由产品设计输入三维数字化模型,经测量过程模型进行可测性分析,进而对理论数据进行采集,通过工艺规划对制造过程进行虚拟仿真,反馈在产品设计阶段,考虑干涉检查、布局约束等。设计测量移动机器人制造作业优化设计(物理)过程:由产品设计输入三维数字化模型,经测量过程模型进行可测性分析,对机器人关节转角、全向移动平台移动距离等进行实时
10、测量,进而对移动机器人空间位姿进行离线标定,实现基于测量反馈的移动机器人误差补偿;由产品设计输入三维数字化模型,经由测量过程模型进行可测性分析,并进行测量规划,对移动机器人进行高精在线校准,实现移动机器人高精高效制造过程。?智能工艺架构以空间站大型舱体结构产品、移动机器人以及测量系统等产品设计模型作为智能工艺模型的输入,通过模型特征提取以及作业需求,并与关联工艺、工艺知识以及工艺资源相结合进行结构管理匹配检索,获得历史上相同或相似产品的模型及其配套的工艺文件,并主动推送到智能工艺模型中进行工艺规划,规划出适应于移动机器人工艺活动的流程,进而实现移动机器人作业仿真,最终应用到实际作业过程中。移动
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 大型 复杂 构件 移动 机器人 原位 制造 技术 架构
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。