【摘 要】
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针对空间站等外形尺寸大、刚性弱的大型航天器上高精度仪器设备安装支架进行测量和铣削加工的需求,传统的制造方法难以实现产品研制的快速响应要求,为了提高产品加工效率,解决大型结构件的加工难题,急需开发一种结合全向智能移动平台和高精度机器人为一体的可移动机器人智能化柔性制造单元。为了实现移动机器人铣削系统的自动化精确装配,本文在分析航天器支架铣削工艺要求的基础上,结合机器人自身特点以及加工方式,针对基于西
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针对空间站等外形尺寸大、刚性弱的大型航天器上高精度仪器设备安装支架进行测量和铣削加工的需求,传统的制造方法难以实现产品研制的快速响应要求,为了提高产品加工效率,解决大型结构件的加工难题,急需开发一种结合全向智能移动平台和高精度机器人为一体的可移动机器人智能化柔性制造单元。为了实现移动机器人铣削系统的自动化精确装配,本文在分析航天器支架铣削工艺要求的基础上,结合机器人自身特点以及加工方式,针对基于西门子840Dsl数控系统的机器人精确控制技术展开深入的研究,全文的主要研究内容如下:(1)对移动机器人铣削系统的加工对象进行研究,分析了移动机器人铣削系统的组成以及工作流程,归纳总结了移动机器人铣削系统的技术难点,最终提出了移动机器人铣削系统的控制总体方案。(2)分析了基于西门子840Dsl数控系统的机器人运动学配置方法,对数控系统中的机器人编程进行了说明。分析了机器人关节转角误差来源,对机器人多向重复误差进行实验研究,提出了在机器人前三个关节处安装绝对式光栅尺,把光栅信号直接反馈到数控系统的控制器中进行位置闭环控制的方法。(3)详细分析了激光跟踪仪全闭环控制的基本原理,设计了激光跟踪仪全闭环的控制模型。根据控制原理,对激光跟踪仪全闭环反馈控制软件的用户界面和控制底层进行开发工作,实现通过上位机软件和数控系统以及激光跟踪仪建立通讯,并最终建立激光跟踪仪全闭环的补偿通道。(4)搭建了铣削试验验证平台,首先对关节转角反馈补偿效果进行了实验分析,结果表明:关节转角反馈能够有效提高机器人的重复定位精度,减小机器人的轨迹误差。其次,对激光跟踪仪全闭环反馈控制进行了精度实验验证,试验结果表明:激光跟踪仪全闭环的精度补偿方法有效可行,补偿后末端的综合误差小于±0.126mm。最后进行了铣削加工实验,加工后的工件平面度优于0.1mm,表面粗糙度≤Ra1.6,能够满足移动机器人铣削系统自动化精密装配的要求。
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