隔熱層作為飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭等航天航空設(shè)備的熱防護(hù)系統(tǒng)的主要部件,其物理性能?chē)?yán)重影響著整體熱防護(hù)系統(tǒng)的隔熱防護(hù)特性。通常,隔熱層采用蜂窩型多孔結(jié)構(gòu)件作為中間夾層,并在多孔結(jié)構(gòu)件內(nèi)填充具有絕熱、抗振等特性的隔熱材料,以增強(qiáng)隔熱層的整體性能。因此,多孔結(jié)構(gòu)件內(nèi)隔熱材料的灌注質(zhì)量與整體工件的使用性能息息相關(guān)。本文提出了一種基于工業(yè)機(jī)器人的多孔結(jié)構(gòu)件隔熱材料自動(dòng)灌注系統(tǒng),針對(duì)手動(dòng)灌注存在的灌注高度穩(wěn)定性差、灌注效率低等問(wèn)題,設(shè)計(jì)了自動(dòng)灌注裝置,研究了一種力位協(xié)同灌注控制方法,分析了灌注工藝參數(shù),搭建了機(jī)器人自動(dòng)灌注系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了灌注力與灌注軌跡的可控灌注,保證了灌注質(zhì)量。本文具體研究?jī)?nèi)容如下所述:提出了基于多傳感信息的人工灌注手法采集方法,從成功的手動(dòng)單孔灌注工藝出發(fā),建立了填料管與活塞的運(yùn)動(dòng)軌跡及灌注力變化曲線(xiàn)。分析了隔熱材料性質(zhì)與灌注質(zhì)量要求,總結(jié)了影響灌注質(zhì)量的工藝參數(shù);搭建了人工灌注手法采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采用單目視覺(jué)傳感器、IMU和力傳感器提取灌注過(guò)程中的位置、力和姿態(tài)信息;分析了灌注力、初始高度等灌注工藝參數(shù)對(duì)灌注質(zhì)量表征參數(shù)的影響,得到了優(yōu)化的灌注工藝參數(shù)。提出了基于模糊補(bǔ)償算法的隔熱材料力位協(xié)同灌注控制方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)力-位信息的跟蹤修調(diào)。分析了隔熱材料的多階段連續(xù)灌注過(guò)程,建立了自動(dòng)灌注軌跡;建立了機(jī)器人自動(dòng)灌注系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,分析了隔熱材料的力學(xué)行為,建立了材料灌注接觸力學(xué)模型;針對(duì)灌注高度和灌注緊密性的控制問(wèn)題,研究了基于模糊算法的力位補(bǔ)償控制器,調(diào)節(jié)力-位關(guān)系;通過(guò)SIMULINK仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了力位協(xié)同灌注控制方法的可靠性。最后,設(shè)計(jì)了一種具有力位協(xié)同控制功能的末端自動(dòng)灌注裝置,開(kāi)發(fā)了機(jī)器人輔助自動(dòng)灌注控制軟件系統(tǒng),搭建了人機(jī)交互界面。搭建了基于工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)灌注系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以某型號(hào)的多孔結(jié)構(gòu)件為實(shí)驗(yàn)件,進(jìn)行了隔熱材料單孔自動(dòng)灌注實(shí)驗(yàn);單因素實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了初始灌注力閾值、拔出灌注力閾值、起始高度等灌注工藝參數(shù)對(duì)灌注質(zhì)量表征參數(shù)的影響;單孔灌注實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出的自動(dòng)灌注系統(tǒng)與力位協(xié)同灌注控制方法的有效性,灌注高度在誤差范圍內(nèi),灌注質(zhì)量良好。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TB34;V261
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 灌注技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 機(jī)器人力位控制方法的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 阻抗控制的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 力/位混合控制的研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容
2 隔熱材料灌注手法采集與分析
    2.1 隔熱材料性質(zhì)與灌注分析
        2.1.1 材料性質(zhì)與灌注質(zhì)量
        2.1.2 灌注工藝參數(shù)分析
    2.2 基于多傳感信息的灌注手法采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.2.1 人工隔熱材料灌注手法采集系統(tǒng)
        2.2.2 圖像處理與目標(biāo)中心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算
        2.2.3 力信號(hào)濾波與重力補(bǔ)償
        2.2.4 灌注姿態(tài)偏轉(zhuǎn)角度與加速度計(jì)算
        2.2.5 填料管與活塞實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算
    2.3人工灌注手法采集實(shí)驗(yàn)
        2.3.1 灌注手法采集系統(tǒng)與試驗(yàn)平臺(tái)搭建
        2.3.2 人工灌注手法提取實(shí)驗(yàn)與結(jié)果
        2.3.3 手動(dòng)灌注手法分析
    2.4 本章小結(jié)
3 隔熱材料自動(dòng)灌注控制方法研究
    3.1 隔熱材料灌注過(guò)程分析
    3.2 自動(dòng)灌注系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        3.2.1 機(jī)器人D-H坐標(biāo)系及運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        3.2.2 自動(dòng)灌注系統(tǒng)坐標(biāo)系建立
        3.2.3 活塞運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
    3.3 灌注系統(tǒng)與材料接觸模型
        3.3.1 隔熱材料灌注模型
        3.3.2 灌注接觸力學(xué)模型
    3.4 基于模糊算法的力位協(xié)同控制模型
        3.4.1 自動(dòng)灌注系統(tǒng)控制策略
        3.4.2 基于模糊算法的灌注力位補(bǔ)償模型
        3.4.3 力位模糊補(bǔ)償控制器
    3.5 力位補(bǔ)償控制仿真驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
4 多孔結(jié)構(gòu)隔熱材料自動(dòng)灌注系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
    4.1 多孔結(jié)構(gòu)隔熱材料自動(dòng)灌注系統(tǒng)平臺(tái)搭建
        4.1.1 自動(dòng)灌注裝置總體設(shè)計(jì)
        4.1.2 基于工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)灌注裝置
        4.1.3 機(jī)器人自動(dòng)灌注系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
    4.2 多孔結(jié)構(gòu)隔熱材料自動(dòng)灌注系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)
        4.2.1 伺服電機(jī)控制單元
        4.2.2 人機(jī)交互界面單元
    4.3 多孔結(jié)構(gòu)隔熱材料自動(dòng)灌注實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 灌注工藝參數(shù)單因素實(shí)驗(yàn)
        4.3.2 自動(dòng)灌注實(shí)驗(yàn)
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號(hào)：2850193