CN108620840B - 一种基于agv智能并联机器人的飞机舱门智能安装方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于AGV智能并联机器人的飞机舱门智能安装方法，该方法利用AGV智能移动机器人、六自由度并联平台和双目视觉系统相配合，改变飞机舱门或轻中型零部件多轴调姿、精确安装作业的工艺方法，针对飞机舱门的安装公开了一种与上述方法相配套的AGV智能并联机器人，该机器人在整体结构、AGV车体与并联平台的联接方式、并联平台的结构等方面均有创造性设计，能够实现飞机舱门的自动化、智能化安装，与传统人工、半自动化安装工艺相比，舱门安装的精度、效率、安全性显著提高，工作人员的数量、劳动强度和技能要求大大降低，代表了当今航空装备制造业向数字化、自动化、智能化方向发展的趋势。

Description

一种基于AGV智能并联机器人的飞机舱门智能安装方法
技术领域
本发明属于航空制造技术领域，涉及一种飞机舱门自动调姿、安装方法和与之相配的机器人系统。
背景技术
目前，我国飞机舱门的安装基本还是使用吊车、人力拉抬的方式进行，存在难以定位，或者定位不准确，有和机身内其它零部件发生碰撞的风险，安装质量不稳定，操作者劳动强度大、工作效率低，需要的操作人员多，安装调试难度大，直接制约着飞机技战水平的提高。为了改变现状，行业内提出了一些改进方式，如在文件（CN105730714 A）中，提出了一种飞机货舱大门的安装调姿装备，它由车架、翻转升降机构、升降操作台、操作控制系统组成，操作工人通过操控翻转升降机构，就能控制夹持于翻转升降机构上的舱门的翻转和升降两种调姿动作，有效提高了工作效率。然而，该设计虽具有明显的进步，但仍旧处于半自动化的水平，安装的过程仍然依赖于操作工人，调姿的动作也仅有翻转和升降两种，调姿过程过于复杂。另外，还存在柔性化程度低、占用空间大、缺乏必要的安全监控措施等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对飞机舱门安装作业提供一种能够满足飞机舱门轻松移栽、自动调整、高精度全自动安装的方法，实现飞机舱门多轴姿态（X、Y轴移动、Z轴升降、A、C轴旋转、B轴俯仰）的调整并保证调姿精度，应用双目视觉定位技术对安装过程进行实时反馈和控制，快速、安全、准确、智能化的完成飞机舱门的安装。另外，本发明所涉及的AGV智能并联机器人经过常规的改造设计，也特别易于、适于其它领域轻中型零部件多轴调姿的精确安装作业。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于AGV智能并联机器人的飞机舱门智能安装方法，所述AGV智能并联机器人包括车体1、支撑组件2、麦克纳姆轮3、摄像头调整机构4、固定平台5、运动平台6、电动伺服伸缩杆7；四个麦克纳姆轮3安装在车体1的两侧，车体1内布置至少3个支撑组件2，在车体1上方固定连接摄像头调整机构4，摄像头调整机构4上设有导轨，并在导轨上设置至少两个摄像头连接座，连接座可以沿导轨改变位置；在车体1上固定连接固定平台5，固定平台5具有一定的高度和一个与水平面呈一定角度的斜面，在固定平台5的斜面和运动平台6之间由六个独立控制的电动伺服伸缩杆7连接，构成了并联机构， 6个电动伺服伸缩杆7与固定平台5的接头在固定平台5的斜面上呈矩形对称分布，6个电动伺服伸缩杆7与运动平台6的接头在运动平台6上也呈矩形对称分布；所述飞机舱门智能安装方法，其特征在于，具有以下步骤：
步骤一：装夹，将待安装舱门固定在AGV智能并联机器人的运动平台上；
步骤二：搬运，AGV智能并联机器人夹持着舱门，自动规划路径，自动将舱门搬运至指定工位；
步骤三：落位，AGV智能并联机器人的支撑组件下降，车体上升，车轮抬离地面，变成由支撑组件对系统形成稳定支撑；
步骤四：安装，双目视觉测量系统启动，摄像头调整机构上连接的摄像头开始检测机身上目标特征点信息，并将信号反馈给控制系统；由配套的位置信息分析软件进行计算分析，得出舱门与安装位置之间的位置偏差，控制系统按照一定的运动算法设计舱门安装到指定目标位置所需要行走的轨迹，控制并联机构的进给，并联机构在进给的过程中，不断根据视觉测量系统的实时反馈，修正实际运动轨迹，不断调整舱门位姿，最终将舱门准确送至指定目标位置。
所述电动伺服伸缩杆7由机械伸缩机构11、固定平台接头12、运动平台接头13、丝杠14以及伺服电机15组成，所述固定平台接头12和运动平台接头13可以是球铰或虎克接头。
所述运动平台6由平台框架8、锁紧装置9以及压力传感器10组成，锁紧装置9一端联接待安装舱门的工艺孔，另一端与装有压力传感器的平台框架8连接；所述平台框架8为三角形，在三个顶角位置分别连接三个锁紧装置9，形成对待安装舱门的“三角形”稳定支撑。
所述固定平台5采用直角棱柱结构，其外形、高度及斜面的角度可以根据现场的实际情况合理调整，也可以增设导轨、转轴、举升装置等机械构造，使其在车体1上能够具有平移、旋转、抬升等空间位置调整能力，以适应更多不同应用场合的轻中型零部件多轴调姿的精确安装作业。
所述固定平台5的内部安装电气系统，其侧面还安装有监控设备及操作面板。
所述AGV智能并联机器人通过光学引导方式移动，自动识别预设铺带移动至指定工位，也可依据具体情况改用磁条、激光、GPS、无线遥控等其它引导方式。
有益效果：
本发明是一种全自动化的飞机舱门精准调姿、安装方法，能够显著缩短安装时间，降低操作工人的数量和劳动强度，减小了安装错误，提高了安装精度，提高了生产安装效率，提高了安全性；配套AGV智能并联机器人结构紧凑，AGV自动导引技术、双目视觉系统的实时反馈和控制使其具有极高的智能化，其并联机构改变传统并联平台圆周均布的特征，采用对称式矩形布局方式，在实现空间6自由度调节同时，这种新的布局方式，会使舱门在其安装的主要调整方向上有更大的运动范围，在进行位姿调整时，实现更高的定位精度，还具有刚度高、结构简单、维护便捷、调整行程大、仰俯角度大等有益效果，有效的降低了平台的初始位置、降低了空间的占有率，满足飞机装配现场的要求；总体来说，本发明代表了当今航空装备制造业向数字化、自动化、智能化方向发展的趋势。
附图说明：
图1是本发明的AGV智能并联机器人立体结构图。
图2是本发明所述运动平台在实施例中的立体结构图。
图3是本发明所述电动伺服伸缩杆在实施例中的立体结构图。
图中：1、车体，2、支撑组件，3、麦克纳姆轮，4、摄像头调整机构，5、固定平台，6、运动平台，7、电动伺服伸缩杆，8、平台框架，9、锁紧装置，10、压力传感器，11、机械伸缩机构，12、固定平台接头，13、运动平台接头，14、丝杠，15、伺服电机。
具体实施方式：
本发明所述的AGV智能并联机器人的结构如图1所示，包括车体1、支撑组件2、麦克纳姆轮3、摄像头调整机构4、固定平台5、运动平台6、电动伺服伸缩杆7；四个麦克纳姆轮3安装在车体1的两侧，车体1内布置3个支撑组件2，其中车体前部中心布置1个，车体后部对称布置2个；在车体1上方固定连接摄像头调整机构4，摄像头调整机构4上设有导轨，并在导轨上设置两个摄像头连接座，连接座夹持着摄像头可以沿导轨改变位置；在车体1上固定连接固定平台5，固定平台5为近似直角棱柱结构，其底面与车体1固连，其斜面和运动平台6之间由六个独立控制的电动伺服伸缩杆7连接，构成了并联机构，6个电动伺服伸缩杆7与固定平台5的接头在固定平台5的斜面上呈矩形对称分布，6个电动伺服伸缩杆7与运动平台6的接头在运动平台6上也呈矩形对称分布；固定平台5的高度及其斜面与水平面的角度按照现场飞机舱门所需达到的安装位置确定，也可以增设导轨、转轴、举升装置等机械构造，使其在车体1上能够具有平移、旋转、抬升等空间位置调整能力，以适应更多不同应用场合的轻中型零部件多轴调姿的精确安装作业；在所述固定平台5的内部安装电气系统，其侧面还安装有监控设备及操作面板，使得整个系统的结构精简，有利于提升外观效果和安全性。
所述电动伺服伸缩杆7由机械伸缩机构11、固定平台接头12、运动平台接头13、丝杠14以及伺服电机15组成，所述固定平台接头12和运动平台接头13可以是球铰或虎克接头。
所述运动平台6由平台框架8、锁紧装置9以及压力传感器10组成，锁紧装置9一端联接待安装舱门的工艺孔，另一端与装有压力传感器的平台框架8连接；所述平台框架8为三角形，在三个顶角位置分别连接三个锁紧装置9，形成对待安装舱门的“三角形”稳定支撑。
所述AGV智能并联机器人通过光学引导方式移动，自动识别预设铺带移动至指定工位，也可依据具体情况改用磁条、激光、GPS、无线遥控等其它引导方式。
基于飞机舱门的安装，在所述AGV智能并联机器人的基础上，在工作现场按照以下方法实现飞机舱门的自动化安装：
步骤一：装夹，将待安装舱门固定在AGV智能并联机器人的运动平台上；
步骤二：搬运，AGV智能并联机器人夹持着舱门，自动规划路径，自动将舱门搬运至指定工位；
步骤三：落位，AGV智能并联机器人的支撑组件下降，车体上升，车轮抬离地面，变成由支撑组件对系统形成稳定支撑；
步骤四：安装，双目视觉测量系统启动，摄像头调整机构上连接的摄像头开始检测机身上目标特征点信息，并将信号反馈给控制系统；由配套的位置信息分析软件进行计算分析，得出舱门与安装位置之间的位置偏差，控制系统按照一定的运动算法设计舱门安装到指定目标位置所需要行走的轨迹，控制并联机构的进给，并联机构在进给的过程中，不断根据视觉测量系统的实时反馈，修正实际运动轨迹，不断调整舱门位姿，最终将舱门准确送至指定目标位置。
本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于AGV智能并联机器人的飞机舱门智能安装方法，所述AGV智能并联机器人包括车体(1)、支撑组件(2)、麦克纳姆轮(3)、摄像头调整机构(4)、固定平台(5)、运动平台(6)、电动伺服伸缩杆(7)；四个麦克纳姆轮(3)安装在车体(1)的两侧，车体(1)内布置至少3个支撑组件(2)，在车体(1)上方固定连接摄像头调整机构(4)，摄像头调整机构(4)上设有导轨，并在导轨上设置至少两个摄像头连接座，连接座可以沿导轨改变位置；在车体(1)上固定连接固定平台(5)，固定平台(5)具有一定的高度和一个与水平面呈一定角度的斜面，在固定平台(5)的斜面和运动平台(6)之间由六个独立控制的电动伺服伸缩杆(7)连接，构成了并联机构，6个电动伺服伸缩杆(7)与固定平台(5)的接头在固定平台(5)的斜面上呈矩形对称分布，6个电动伺服伸缩杆(7)与运动平台(6)的接头在运动平台(6)上也呈矩形对称分布；所述飞机舱门智能安装方法，其特征在于，具有以下步骤：
步骤一：装夹，将待安装舱门固定在AGV智能并联机器人的运动平台上；
步骤二：搬运，AGV智能并联机器人夹持着舱门，自动规划路径，自动将舱门搬运至指定工位；
步骤三：落位，AGV智能并联机器人车体上升，车轮抬离地面，变成由支撑组件对系统形成稳定支撑；
步骤四：安装，双目视觉测量系统启动，摄像头调整机构上连接的摄像头开始检测机身上目标特征点信息，并将信号反馈给控制系统；由配套的位置信息分析软件进行计算分析，得出舱门与安装位置之间的位置偏差，控制系统按照一定的运动算法设计舱门安装到指定目标位置所需要行走的轨迹，控制并联机构的进给，并联机构在进给的过程中，不断根据视觉测量系统的实时反馈，修正实际运动轨迹，不断调整舱门位姿，最终将舱门准确送至指定目标位置。
2.根据权利要求1所述的基于AGV智能并联机器人的飞机舱门智能安装方法，其特征在于：所述电动伺服伸缩杆(7)由机械伸缩机构(11)、固定平台接头(12)、运动平台接头(13)、丝杠(14)以及伺服电机(15)组成，所述固定平台接头(12)和运动平台接头(13)是球铰或虎克接头。
3.根据权利要求1所述的基于AGV智能并联机器人的飞机舱门智能安装方法，其特征在于：所述运动平台(6)由平台框架(8)、锁紧装置(9)以及压力传感器(10)组成，锁紧装置(9)一端连接待安装舱门的工艺孔，另一端与装有压力传感器的平台框架(8)连接；所述平台框架(8)为三角形，在三个顶角位置分别连接三个锁紧装置(9)，形成对待安装舱门的“三角形”稳定支撑。
4.根据权利要求1所述的基于AGV智能并联机器人的飞机舱门智能安装方法，其特征在于：所述固定平台(5)设有导轨、转轴、举升装置，能在车体(1)上平移、旋转和抬升。
5.根据权利要求1所述的基于AGV智能并联机器人的飞机舱门智能安装方法，其特征在于：在所述固定平台(5)的内部安装电气系统，在其侧面还安装有监控设备及操作面板。
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