發(fā)布時間：2020-05-11 14:32

【摘要】：航天運載火箭穿越大氣層過程中需承受摩擦產(chǎn)生的高溫,對火箭表面保護涂層提出了苛刻要求。目前運載火箭大部件噴涂主要以手工噴涂為主,噴涂效率低,質(zhì)量不穩(wěn)定,影響操作工人健康,為此航空航天制造業(yè)迫切需要專門用于運載火箭等大部件的噴涂機器人。本文以提高運載火箭整流罩的表面噴涂質(zhì)量和工作效率為目標,以一款自主設(shè)計制造的可伸縮噴涂機器人為研究對象,就噴涂機器人的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和軌跡規(guī)劃展開深入研究,全文主要研究內(nèi)容如下:根據(jù)該自主設(shè)計的噴涂機器人的三維模型,分析其結(jié)構(gòu)和工作原理得到了它的運動學模型,并將其簡化為一個五自由度串聯(lián)機構(gòu)。通過對機器人齊次變換矩陣的研究,得出了該機構(gòu)的的結(jié)構(gòu)正逆解。通過機器人Jacobian矩陣的構(gòu)造原理,本文提出了一種判斷自由度少于6的串聯(lián)機器人奇異點的方法,該方法能有效地找出機器人的奇異位形。通過對Jacobian矩陣的奇異值分解的分析,得到了一種Hessian矩陣奇異值分解的計算方法,該算法能將Hessian矩陣轉(zhuǎn)換為一系列奇異值和三個二維矩陣,比一般的割裂三維矩陣的算法相比,大大提高了算法精確性。通過機器人的Jacobian矩陣和Hessian矩陣條件數(shù)的分析,得到了機器人的全域運動性能指標,根據(jù)該指標對機器人的結(jié)構(gòu)作了優(yōu)化。根據(jù)運載火箭大部件噴涂要求,以及空氣噴槍工作原理和噴涂特點,選擇橢圓雙模型作為噴槍的涂料沉積數(shù)學模型,通過仿真和試驗確定數(shù)學模型關(guān)鍵參數(shù)。通過噴槍單條軌跡、多條軌跡重疊的涂料厚度研究,對機器人末端噴槍運動的最佳速度和最佳軌跡間隔進行優(yōu)化。在此基礎(chǔ)出上生成了機器人噴槍的運動路徑,通過使用一種樣條曲線算法對運動軌跡進行了優(yōu)化,并且通過虛擬樣機對機器人的噴涂進行了仿真。最后開展實際機器人噴涂實驗,通過對機器人運動過程中關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動速度、加速度和力矩數(shù)據(jù)進行采集分析,驗證優(yōu)化后機構(gòu)運動學性能。
【圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論景及意義術(shù)的蓬勃發(fā)展和生產(chǎn)力水平的不斷提高自我國第一顆“東方紅”衛(wèi)星升空以來在航空航天應(yīng)用領(lǐng)域取得了不朽的成就空空間站等運向外太空的載具，在航天的整流罩和助推器頭部的斜頭錐在火箭到熱輻射的影響，整流罩和斜頭錐的頭箭，所以它們的表面噴涂對于運載火箭1 所示為長征五號運載火箭頭部的整流罩

(b) 起泡 (d) 桔皮圖 1-2 幾種常見的噴涂工藝缺陷這些噴涂產(chǎn)生的工藝缺陷輕則影響產(chǎn)品表面外觀，重則造成涂層脫落和失效大縮減了噴涂產(chǎn)品的壽命。航天運載火箭主要工作在高空和外天空中，其環(huán)劣，整流罩和斜頭錐保護涂層的失效將會造成嚴重的后果。其次，手工噴涂的工作效率太低，工人勞動強度大，且由于航天運載火箭和體積太大，人工噴涂需要借助移動高臺等設(shè)備輔助作業(yè)，影響噴涂作業(yè)中的人身安全[2]。此外，在噴涂的過程中現(xiàn)場會漂浮著大量的氣體和粉塵，對工作人員身體產(chǎn)生損害。盡管在工業(yè)生產(chǎn)中會采取一定保護措施，，但是長時間在這種有害中作業(yè)依然會對工作人員的身體造成損害，從而引起相關(guān)的職業(yè)病[3]。而噴涂機器人相比之下有著以下優(yōu)點[4]：1）適用面廣，可噴涂各式產(chǎn)品。通過修改機器人的控制程序，一種噴涂機
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V46;TP242

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱爾一;王小華;杭緯;;一種三維矩陣的奇異值分解算法[J];光譜學與光譜分析;2015年03期

2 蔡自興;郭t

本文編號：2658598