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| 1 | 机器人自动制孔中绝对定位误差的分析与补偿显示文摘由于机器人绝对定位精度相对较低,无法直接满足自动制孔的孔位精度要求。为了提高机器人自动制孔的孔位精度,对机器人绝对定位误差进行了研究。首先,阐述了绝对定位误差的来源和产生过程,并通过理论分析和相关试验,证明了绝对定位误差会对机器人基坐标系的平移分量和姿态变换分量产生不同程度的影响。然后,为了补偿由于基坐标系标定不准确所引起的坐标转换误差,从飞机曲面构造原理角度,提出了一种基于误差Coons曲面函数的补偿方法。制孔试验表明,采用基于误差Coons曲面函数的补偿方法,可以使得坐标转换误差得到有效的补偿。机器人自动制孔的孔位平均位置误差为0.205mm,最大位置误差为0.343mm,满足孔位精度在0.5mm以内的要求,实现了机器人自动化精确制孔。 | 董辉跃 周华飞 尹富成 | 2015 | 航空学报2015，36，7： | 18 |
| 2 | 一种适用于曲面结构的机器人制孔误差在线补偿技术显示文摘针对工业机器人应用于飞机零部件自动钻孔时各项误差累积造成制孔精度差的问题,提出一种利用单应关系计算机器人驱动坐标三维偏差,以在线补偿机器人制孔精度的方法。首先利用外部测量设备建立机器人制孔系统中各坐标系关系;在标定阶段,通过以一定倾斜角度固联于机器人末端的相机拍摄一幅安装于制孔工作平面上与刀轴正对的平面标定板图像,并据此完成基于单应变换的手-眼关系标定;在实际制孔过程中,机器人在测距传感器及相机的辅助下,从基准孔理论坐标对应的姿态,不断调整至基准孔正上方理想位置,通过手-眼关系计算基准孔实际位置对应的机器人驱动坐标,然后根据一组基准孔的机器人三维驱动误差,计算三维驱动误差变换矩阵,据此获得这组基准孔邻域范围内各待钻孔的机器人驱动坐标补偿量,从而实现待钻孔定位误差补偿。以飞机结构实验件为对象进行了模拟制孔验证,实验结果表明,补偿前待钻孔三维综合定位误差和法向误差测量值范围分别为2.28~2.85mm和2.09°~3.93°,平均为2.55mm和3.30°,补偿后制孔最大误差分别不超过0.30mm和0.21°,满足自动制孔位置精度要求。 | 王龙飞 张丽艳 叶南 | 2019 | 航空学报2019，40，10： | 11 |
| 3 | 基于并联机构的轻型自主爬行钻铆系统法向调姿算法显示文摘法向调姿是飞机部件自动化钻铆的技术基础,是提高制孔质量的技术保证。根据飞机装配自主爬行钻铆系统的功能需求分析,设计了一套基于并联机构法向调姿的轻型自主爬行钻铆系统,采用改进的Grubler-Kutzbach算法对其进行自由度分析,论证该系统符合法向调姿时所需的5自由度运动。搭建了法向检测及法向调姿数学模型,提出了在保证虚拟刀尖点位置不变的情况下末端执行器由初始状态调姿到期望的姿态时并联机构所需调整量的位置逆解算法和算例,并运用Matlab对算法进行算例验证。结果表明:法向调姿位置逆解算法正确,计算过程简单。 | 韩锋 田威 廖文和 张旋 王丽峰 | 2015 | 航空学报2015，36，6： | 11 |
| 4 | 双机器人钻铆系统协同控制与基坐标系标定技术显示文摘为提升机器人飞机自动钻铆质量并提高自动制孔铆接率,对双机器人协同的飞机自动钻铆技术进行研究,提出双机器人协同自动钻铆工作流程。针对协同运动提出为机器人进行编码,利用Ethernet(TCP/IP)实现系统和机器人之间的信息传输。为了保证系统的完整性,将机器人单侧信息转化到另一侧的机器人下,采用激光跟踪仪并利用单位四元数法对双机器人基坐标系进行标定。最后在KUKA的KR-500双机器人和其30m扩展第七轴上进行协同运动和控制系统试验以及双机器人定位重合度测试,验证了系统的有效性,试验表明因该方法带来的误差可以忽略不计。 | 向勇 田威 洪鹏 李大伟 | 2016 | 航空制造技术2016，59，16： | 11 |
| 5 | 机器人自动钻铆系统集成控制技术显示文摘针对飞机自动化装配中对机器人自动钻铆系统设备的控制要求,设计一套以工业机器人为载体,基于Beckhoff控制系统的自动钻铆设备。该控制系统以现场总线的方式,将工业机器人、扩展地轨、多功能末端执行器、刀库以及其他附属设备通过Beckhoff的核心控制软件联系在一起,实现对加工现场的实时控制。并通过一系列的精度补偿措施在多个环节对误差进行修正补偿以提高精度。试验表明,该套系统可达到末端制孔定位精度±0.5mm,垂直精度±0.3°,孔径精度H8,锪窝深度精度±0.01mm。 | 张晋 田威 周敏 田林山 | 2017 | 航空制造技术2017，60，9： | 10 |
| 6 | Positioning error compensation of an industrial robot using neural networks and experimental study显示文摘Due to the characteristics of high efficiency,wide working range,and high flexibility,industrial robots are being increasingly used in the industries of automotive,machining,electrical and electronic,rubber and plastics,aerospace,food,etc.Whereas the low positioning accuracy,resulted from the serial configuration of industrial robots,has limited their further developments and applications in the field of high requirements for machining accuracy,e.g.,aircraft assembly.In this paper,a neural-network-based approach is proposed to improve the robots’positioning accuracy.Firstly,the neural network,optimized by a genetic particle swarm algorithm,is constructed to model and predict the positioning errors of an industrial robot.Next,the predicted errors are utilized to realize the compensation of the target points at the robot’s workspace.Finally,a series of experiments of the KUKA KR 500–3 industrial robot with no-load and drilling scenarios are implemented to validate the proposed method.The experimental results show that the positioning errors of the robot are reduced from 1.529 mm to 0.344 mm and from 1.879 mm to 0.227 mm for the no-load and drilling conditions,respectively,which means that the position accuracy of the robot is increased by 77.6%and 87.9%for the two experimental conditions,respectively. | Bo LI Wei TIAN Chufan ZHANG Fangfang HUA Guangyu CUI Yufei LI | 2022 | Chinese Journal of Aeronautics2022，35，2： | 9 |
| 7 | 环形轨自动化制孔系统孔位修正方法显示文摘为了满足大型飞机机身段壁板对接面区域的高质量制孔要求,提出基于六轴联动环形轨自动化制孔系统的孔位修正方法.该方法采用激光位移传感器以非接触测量的方式测量并求解得到基准孔的法矢,结合视觉测量系统获取的基准孔孔位误差,通过插值Coons曲面方法计算待加工孔的孔位误差向量,并补偿至理论坐标,实现孔位修正.利用筒状飞机机身壁板模型对该方法进行验证.结果表明,与双线性插补方法相比,该方法综合考虑了壁板外形表面曲率变化因素,孔位修正精度较高,保证了机身段壁板对接区域制孔的几何精度要求. | 毕运波 涂国娇 方伟 沈立恒 李汝鹏 | 2015 | 浙江大学学报(工学版)2015，49，10： | 8 |
| 8 | 航空制孔机器人末端执行器高精度制孔方法研究显示文摘铆接是飞机装配中的一种重要连接方式,铆接孔的垂直度精度对铆接质量有重要影响。传统的手工制孔存在加工质量低、工作强度大和效率低下等问题,已经不能满足高精度和高质量的飞机装配要求。针对飞机蒙皮铆接孔垂直度精度的自动制孔问题,提出了一种高精度的自动制孔方法。采用四点曲面测量方法获得制孔点法线,并通过双偏心盘调姿机构来实现制孔点法线与钻头轴线的重合,实现了高精度的制孔。在航空制孔机器人上进行了制孔试验,试验结果验证了该方法的正确性和有效性。 | 袁培江 陈冬冬 王田苗 史震云 林敏青 曹双倩 | 2016 | 航空制造技术2016，59，16： | 7 |
| 9 | 耦合几何与材料误差的柔性装配偏差统计分析显示文摘飞机结构中包含大量的弱刚性柔性零件,柔性零件在装配中的受力变形,是影响飞机尺寸质量的重要因素。针对仅考虑零件几何误差进行装配偏差建模的不足,结合一阶摄动理论和有限元方法,提出了耦合柔性零件几何和材料误差的装配偏差统计分析(SVA_G&M)方法。该方法运用影响系数法建立零件几何、弹性模量和泊松比误差与装配偏差的关系,在此基础上利用泰勒公式推导了装配偏差的均值和协方差方程。结合薄板、某飞机平尾前缘组件两个装配实例,将该方法与基于ANSYS的有限元装配过程仿真法进行了实验对比。结果表明,两种方法计算得到的装配偏差均值和标准差非常吻合,但在计算时间上前者只用了30s,而后者用了250min,前者算法效率远高于后者。实验还表明材料误差对装配偏差具有明显影响,其中弹性模量的影响大于泊松比,与仅考虑几何误差的装配偏差分析方法相比,该方法对装配偏差的预测更加真实准确。 | 陈晖 谭昌柏 王志国 | 2015 | 航空学报2015，36，9： | 7 |
| 10 | 具有变胞功能的自主移动制孔机构显示文摘根据飞机自动化装配的应用需求,结合变胞原理提出了一种双偏心变胞源机构.在此基础上设计了一种具有变胞功能的自主移动制孔机构,能实现行走和调姿制孔两种功能阶段之间的变自由度切换.给出了调姿过程由初始状态经俯仰与侧滚后到达期望法矢位置各足驱动量的运动学反解算法,可用于实时控制.运用Matlab绘出了实际工况下反解算法中各足偏移量区域,完成了双偏心变胞源机构的尺寸设计.建立虚拟样机,联合算例进行运动学仿真,结果验证了运动学算法和双偏心变胞源机构适用于本机构.研制了实物样机,测试了系统的调姿精度,结果表明可满足飞机装配自动化制孔的要求. | 王珉 王谢苗 陈文亮 丁力平 | 2015 | 北京航空航天大学学报2015，41，3： | 6 |
| 11 | 大型飞机壁板组件先进装配技术显示文摘随着技术引进与柔性工艺装备的研发,壁板组件装配已经初步应用自动钻铆系统。但是制造企业仍然采用传统的刚性工装工艺流程设计和单独的自动钻铆工艺设计,并没有研发、设计面向自动钻铆机的柔性工装,从而未能充分利用自动钻铆系统。针对壁板组件装配现状,采用预装配与全自动钻铆机相结合的工艺流程方案,基于PDM的一体化工艺设计方案,实现三维MBD技术的工艺设计集成管理。开展了壁板组件装配先进自动钻铆技术及钻铆过程的应用研究,初步研究了自动钻铆机与柔性工装集成并铆接装配壁板组件技术,并阐述了壁板组件快速装配过程中仿真技术的应用,为大型飞机壁板组件快速精确装配提供参考。 | 王巍 俞鸿均 谷天慧 | 2016 | 航空制造技术2016，59，5： | 6 |
| 12 | 基于结构光三维视觉测量的机器人制孔姿态修正方法显示文摘在制孔工艺中,垂直度很大程度上影响着飞机装配精度、飞机使用寿命和安全性。开展基于先进视觉检测技术的姿态修正研究具有十分重要的意义。该文基于机器人制孔工艺流程,提出了基准孔位置和法向量检测的改进方法,设计了机器人视觉检测系统的工作原理和主要模块,搭建了仿真平台和原理样机;建立了法向量检测模块的三维测量模型,生成了工件表面的点云数据,通过基于无迹Kalman滤波的在线手眼标定方法,将相机坐标系中的点云转换成制孔刀具坐标系中的点云。通过提取待制孔点法向量,提出了机器人制孔姿态修正方法。三维测量结果表明:法向量检测方法精度能够满足航空工业对制孔垂直度的要求。 | 陈璐 关立文 刘春 陈志雄 薛俊 | 2022 | 清华大学学报(自然科学版)2022，62，1： | 5 |
| 13 | 自动制孔接触式法向调平结构应用试验研究显示文摘自动制孔技术已经广泛应用于航空产品装配当中,随着应用的逐渐深入,面对复杂曲面结构和密集型紧固件排列时,传统的激光法向调平方式出现了能力不足或者信号反馈失误的情况。针对这一难题,对接触式法向调平结构进行了试验设计和相关工艺试验与分析,验证了接触式法向调平结构在特殊条件下仍可有效保证最终质量要求。 | 罗群 黄敏 杨超 | 2018 | 航空制造技术2018，61，20： | 5 |
| 14 | Design of Drilling and Riveting Multi-functional End Effector for CFRP and Aluminum Components in Robotic Aircraft Assembly显示文摘To fulfill the demands for higher quality,efficiency and flexibility in aviation industry,a multi-functional end effector is designed to automate the drilling and riveting processes in assembling carbon fiber reinforced polymer(CFRP)and aluminum components for a robotic aircraft assembly system.To meet the specific functional requirements for blind rivet installation on CFRP and aluminum materials,additional modules are incorporated on the end effector aside of the basic processing modules for drilling.And all of these processing modules allow for a onestep-drilling-countersinking process,hole inspection,automatic rivet feed,rivet geometry check,sealant application,rivet insertion and installation.Besides,to guarantee the better quality of the hole drilled and joints riveted,several online detection and adjustment measures are applied to this end effector,including the reference detection and perpendicular calibration,which could effectively ensure the positioning precision and perpendicular accuracy as demanded.Finally,the test result shows that this end effector is capable of producing each hole to a positioning precision within ±0.5 mm,aperpendicular accuracy within 0.3°,a diameter tolerance of H8,and a countersink depth tolerance of±0.01 mm.Moreover,it could drill and rivet up to three joints per minute,with acceptable shearing and tensile strength. | Zhang Lin Tian Wei Li Dawei Hong Peng Li Zhenyu Zhou Weixue Liao Wenhe | 2018 | Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics2018，35，3： | 5 |
| 15 | Formation of interlayer gap and control of interlayer burr in dry drilling of stacked aluminum alloy plates显示文摘In aircraft assembly, interlayer burr formation in dry drilling of stacked metal materials is a common problem. Traditional manual deburring operation seriously affects the assembly quality and assembly efficiency, is time-consuming and costly, and is not conducive to aircraft automatic assembly based on industrial robot. In this paper, the formation of drilling exit burr and the influence of interlayer gap on interlayer burr formation were studied, and the mechanism of interlayer gap formation in drilling stacked aluminum alloy plates was investigated, a simplified mathematical model of interlayer gap based on the theory of plates and shells and finite element method was established. The relationship between interlayer gap and interlayer burr, as well as the effect of feed rate and pressing force on interlayer burr height and interlayer gap was discussed. The result shows that theoretical interlayer gap has a positive correlation with interlayer burr height and preloading pressing force is an effective method to control interlayer burr formation. | Tian Wei Hu Jian Liao Wenhe Bu Yin Zhang Lin | 2016 | Chinese Journal of Aeronautics2016，29，1： | 5 |
| 16 | 运载火箭壁板机器人自动钻铆技术研究显示文摘结合运载火箭锥体壳段壁板产品的结构形式以及机器人自动钻铆系统的特点,研制了适用于自动钻铆技术的柔性定位工装,得到满足机器人自动钻铆需求的高精度预装配组件。通过对运载火箭壁板产品建模和钻铆设备建模,进行机器人自动钻铆仿真分析,构建合理的工艺流程,进而开展运载火箭锥体壳段壁板机器人自动钻铆工程应用研究,验证了产品定位方式的合理性,数控程序及工艺流程的可行性、可靠性,并形成了运载火箭锥体壳段壁板机器人自动钻铆的最佳工艺流程。 | 高丽丽 李士宁 吴冬 曹嘉媛 裴彪 曹健 | 2020 | 机械工程与自动化2020，，6： | 4 |
| 17 | 基于多传感融合的自动钻铆孔位在线测量方法显示文摘为了获得飞机壁板自动钻铆中孔位的实际位置和法向信息,提出了一种基于视觉和激光测距多传感器融合的孔位在线测量方法,该方法可以实时获得钻铆任务的孔位偏差修正量,从而保证壁板钻铆质量。首先,通过建立视觉和激光测距传感器与钻铆机参考坐标系间的映射关系,获得了钻铆孔位在线测量的多传感器融合模型,给出了孔位位置和法向的在线测量原理。然后,为了简化标定过程和提高标定精度,设计了一种同时适用于视觉和激光测传感器的标定板,给出了位置和法向测量的标定方法。最后,测量试验表明,多传感融合的在线测量方法孔位测量位置误差≤0.2 mm,法向误差≤0.3°,能够满足飞机钻铆孔位测量精度要求。 | 潘国威 陈文亮 | 2020 | 南京航空航天大学学报2020，52，3： | 4 |
| 18 | 图像辅助汽车制动主缸补偿孔法线测量显示文摘随着道路上汽车的增多,汽车制动系统的可靠性受到越来越多的关注,基于机器视觉的汽车制动主缸补偿孔参数检测精度,是决定汽车安全性和停车可靠性的关键技术,补偿孔作为汽车制动主缸的重要组成部分,可以起到调节汽车制动主缸储液罐与压力室中制动液的重要作用,其尺寸精度和加工质量受到严格的控制,因此如何准确的获取补偿孔的图像是补偿孔参数检测的首要问题。通过将飞机钻铆孔法线找正的方法引入到图像获取中,将四点微平面法线检测方法与图像处理相结合,实现高效高精度的法线找正。实验表明,本文算法法线找正精度高于0.05°,优于传统检测精度的0.5°,检测时间小于1 s。本文提出的算法在满足精度要求的情况下,算法简单,实时性高,同时具有较好的鲁棒性,满足制动主缸生产工业现场对于检测速度和精度的要求。 | 赵长福 丁红昌 曹国华 侯翰 | 2021 | 中国光学2021，14，5： | 3 |
| 19 | 航空领域机器人自动钻孔研究进展及关键技术综述显示文摘为促进航空航天领域机器人自动钻孔技术的研究,本文介绍了国内外在该领域的研究进展,概述与总结了机器人钻孔离线编程、终端执行器、系统误差补偿等关键技术所包涵的核心思想及算法,梳理了研究中存在的问题和可能的解决方案,探讨了各关键技术对机器人自动钻孔系统产生的影响,最后在总结研究成果与分析的基础上对各关键技术的发展方向做出了展望。 | 付鹏强 苗宇航 王义文 姜晓灿 许成阳 刘立佳 周丽杰 | 2022 | 智能系统学报2022，17，5： | 3 |
| 20 | 航空发动机多自由度调姿安装架车结构仿真设计显示文摘针对当今国内航空发动机安装入位困难、调姿精度低的问题,设计出一套集发动机厂内运输、升降、多自由度调姿于一体的航空发动机安装架车,满足航空发动机快速精确安装的需求。阐述了航空发动机多自由度调姿安装架车结构的设计思路,对举升机构进行设计和运动分析,对平移机构进行了设计和运动仿真。该安装架车可实现航空发动机安装过程多自由度调姿,满足快速精准入位的需求,为今后航空发动机安装架车的研发、生产提供参考依据。 | 张攀 寇力英 柳阳 解润海 | 2019 | 科技创新与生产力2019，，4： | 3 |
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