制造业信息化仿真/建模/CAD/CAM/ＣＡＥ/CAPPＭＡNUFACTURINGINFORMATIZATION飞机自动装配机器人设计及仿真胡小平，许瑛，郑文峰，徐华（南昌航空大学，南昌330063）摘要：文中设计了一种用于飞机自动铆接装配的机器人，实现飞机钻铆自动化。为了满足铆接过程中对末端执行器位置及姿态的要求，设计中采用6自由度机械人加钻铆单元的总体结构，而钻铆单元由复合刀盘和分度机构两部分组成，其中复合刀盘上均匀布置4个钻孔单元和1个压铆单元，使同一刀盘能满足多种直径规格铆钉的铆接需要。关键词：自动铆接；机器人；运动分析中图分类号：ＴP242.3文献标识码：Ａ文章编号：１００２－２３３３（２００９）０１－００69－０2DesignandDynamicAnalysisofAutomaticAircraftAssemblyRobotHUXiao-ping,XUYing,ZHENGWen-feng,XUHua（NanchangHangkongUniversity,Nanchang330063,China）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ThisarticledesignsakindoFautomaticaircraFtassemblyrobotwhichisdedicatedtoFulFilltheautomaticaircraFtdrillingandriveting.InordertomeetthedemandForpositionandpostureoFtheend-eFFectorduringtherivetingprocessactuator,6degreesoFFreedommanipulatorwiththedrillingandrivetingunits,andthedrillingandrivetingunitsarecompositedbythecompoundcutterheadandindexingmechanism,andonecompoundcutterheaduniFormlylayouts4drillingunitsandapressingrivetingunit,sothatonecanmeetrivetingneedsoFavarietyoFstandarddiameteroFrivets.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：automaticassembly;riveting;robot;motionanalysis本文结合成都飞机工业集团飞机装配实践，设计了面平行于X0Z0z4θ4一种用于飞机自动铆接装配的机器人，实现飞机钻铆自平面。直线L1、L２zx4θ56y4动化从而改善飞机质量，提高飞机装配效率装配质量分别表示铆接点x6θz3。、xθ535x3（）z0z1以及飞机的结构疲劳寿命和整机性能在工作过程中该处零件曲面与L6x6。z2y3θ1y5θ2x1Lx2机器人主要完成钻铆钉孔、放置铆钉、压铆3道工序。与X0Z0、Ｙ0Z0平面α２y0x0y1y2普通自动生产线上定点铆接作业相比，飞机钻铆机器人截交线的切线，基座L1β需要在曲面零件进行铆接作业，并且在铆接过程中随时α、β为L1、L２的图调整姿态，使压铆工具垂直于铆接点处的零件表面。斜角。当关节5、21机器人自由度分配6的转角分别为θ５=α+θ４+θ３+90、θ６=β时，则连杆5平行于装配机器人的结构有很L1，连杆6垂直于L２关，从而末端执行器轴线Z6在该点多种，为了满足工作要求，本垂直于零件表面，达到铆接姿态的要求。课题总体上选用6自由度关表１节机器人结构［３］，在机器人末关节关节轴线关节轴线姿态关节转角作用与重合未定位置控制端安装钻铆单元作为执行器［４］1Z1Z1Z0θ1［3］2Z2Z2与Z0平行θ2=180°-θ1机动需要（如图1）。在工作中，首先由63Y3Y3垂直于X0Z0平面θ3未定位置控制图1自由度机械臂把钻铆单元运4Y4Y4垂直于X0Z0平面θ4未定位置控制输到指定铆接点［５］，并调整姿态使钻铆单元垂直于零件表5Y5Y5垂直于X0Z0平面θ5=α+θ4+θ3-90°姿态控制［６］垂直于平面面，然后再由钻铆单元完成钻孔、放钉、压铆３道工序。6X6X6Y0Z0θ6=β姿态控制在结构上6个自由度全部为旋转自由度，具体配置2钻铆单元设计建模情况如图２，坐标系0为基础坐标系，坐标系1～6分别是钻铆单元是飞机装配机器人的重要组成部分，它主建立在6个关节中心的关节坐标。要完成在零件上钻孔、放置铆钉和压铆３个工序，为了在在本课题中，钻孔单元所使用的钻头和铆钉都是回钻孔过程中不会在两个待装配零件间产生切削毛刺和压铆时零件充分贴合