近年來(lái)隨著我國(guó)航空航天事業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,航空器的安全性和可靠性受到了越來(lái)越多的密切重視。航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為航空器的主要?jiǎng)恿?lái)源,保持其性能良好具有重要意義。所以及時(shí)地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片實(shí)施日常維護(hù)和準(zhǔn)確檢測(cè)評(píng)估對(duì)于提高航空器的安全性和可靠性具有重要意義。但是傳統(tǒng)檢測(cè)手段自動(dòng)化程度低、效率低、精確度差,而航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片自動(dòng)化超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以很好地解決這些問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、智能、準(zhǔn)確、高效率的無(wú)損檢測(cè)。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片超聲自動(dòng)化無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中,需掃查機(jī)器人末端夾持被測(cè)葉片通過(guò)操作臺(tái)上的超聲檢測(cè)儀,對(duì)葉片的厚度和內(nèi)部缺陷進(jìn)行全面檢測(cè)。在整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中,掃查機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑需滿足兩個(gè)條件:第一,超聲探頭到被測(cè)葉片表面的距離始終相等,即等距;第二,超聲探頭發(fā)出的超聲波入射方向始終垂直于被測(cè)葉片表面曲面的切線方向,即垂直。因此,為了很好的實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片超聲自動(dòng)化無(wú)損檢測(cè)過(guò)程,得到較理想的缺陷檢測(cè)結(jié)果,需要建立被測(cè)物體的三維模型,并以此模型為基礎(chǔ)完成掃查機(jī)器人的軌跡規(guī)劃,這是完成超聲自動(dòng)化無(wú)損檢測(cè)的前提。針對(duì)以上問(wèn)題,本文進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:首先,建立了6自由度掃查機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,對(duì)機(jī)器人的姿態(tài)和坐標(biāo)變換進(jìn)行了描述,基于對(duì)6自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解的分析,并結(jié)合本課題中掃查機(jī)器人滿足的垂直與等距的特殊軌跡要求,在笛卡爾空間坐標(biāo)系下對(duì)掃查機(jī)器人的軌跡規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行了分析,為掃查機(jī)器人的軌跡規(guī)劃提供了理論依據(jù)。其次,為了得到較理想的被測(cè)物體的三維模型,本文以機(jī)器學(xué)習(xí)思想為指導(dǎo),應(yīng)用梯度下降算法完成了一種新的擬合方法,利用Python語(yǔ)言在分布式深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)Tensor Flow中對(duì)該算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn),并通過(guò)Matlab仿真軟件對(duì)該算法的擬合精確度和擬合速度進(jìn)行了驗(yàn)證。最后,以新的擬合方法獲得的三維模型為基礎(chǔ),對(duì)掃查機(jī)器人的軌跡進(jìn)行了規(guī)劃。針對(duì)傳統(tǒng)軌跡規(guī)劃中數(shù)值算法運(yùn)算復(fù)雜、運(yùn)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,本文提出了基于逐步求精思想的改進(jìn)數(shù)值算法,在滿足等距與垂直的軌跡要求的前提下,化簡(jiǎn)了運(yùn)算過(guò)程,縮短了運(yùn)算時(shí)間。最終基于Matlab Robotics Toolbox對(duì)以上改進(jìn)的軌跡規(guī)劃數(shù)值算法進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明改進(jìn)后的算法可以滿足本課題中掃查機(jī)器人的軌跡規(guī)劃的要求。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2813940