[发明专利]自主移动机构法矢检测与调姿运动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种飞机装配的自主移动机构，尤其是一种飞机装配过程中自主移动机构的法矢检测、法矢调姿及刀具补偿方法，具体地说是一种自主移动机构法矢检测与调姿运动方法。

背景技术

目前，飞机结构采用的主要连接方法是机械连接，一架大型飞机上大约有150万～200万个铆钉和螺栓，为了满足现代飞机高寿命的要求，首先要保证机械连接的安全性和可靠性。近年来，为保证飞机装配质量，提高机体的疲劳寿命，实现大批量生产中的低成本和高效率,以B787，A380，C-17等为代表的现代新型大型飞机装配过程中大量采用了自动化装配技术。飞机自动化装配系统的发展主要为两个方向。一种是成本较高的、适用于批量较大产品的大型专用自动化装配系统，如MPAC、VPAC等。另一种是成本较低的、适用于批量较小产品的轻型自动化装配系统，该种系统的发展方向为轻型化、柔性化、模块化，目前其典型代表有基于工业机器臂自动装配系统、柔性轨道自动化装配系统。

基于工业机器臂自动装配系统是利用市场上通用的工业机器臂为设备本体，配合相应的末端执行器组成的自动化装配系统。其具有机体结构成熟，集成实现较为容易，工作灵活等优点，但存在活动范围较小、结构较大和可移动性差的缺点。基于柔性轨道的自动化装配系统，则是以柔性轨道为平台，吸附在表面上，配上相应的末端执行器，完成自动化制孔等工作，如波音公司申请的中国发明专利CN200580025525.X所公开的柔性轨道多轴工具机及方法。但是，这种基于柔性轨道的自动化装配系统也存在结构较大和移动性差的缺点，尤其是，这种系统需要另外安装轨道，对工装的要求较多，工作前期准备时间较长等缺点。

自主移动机构（如图1所示可参见中国专利CN201310030879.X），属于八足并联机构，机构在工作状态下具有并联机构高刚度、高精度、高承载力的特点，可于飞机产品表面行走并进行定位，且具备实现法向调姿的能力，但由于结构复杂，正解算法很难运用于其运动求解的过程中，并且其结构的特殊性，不能应用普适并联机构的算法。鉴于其多应用于曲面蒙皮表面，决定了其运动的复杂性，决定了算法复杂，控制难度大，对此目前尚无理想的解决方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有的八足自主移动机构定位和移动难度大的问题，借助于激光测距器，发明一种自主移动机构法矢检测与调姿运动方法。

本发明的技术方案是：

一种自主移动机构法矢检测与调姿运动方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，在自主移动机构末端执行器上安装有三个或四个激光测距传感器；

其次，利用三个或四个激光测距传感器所测的值求得所测制孔平面法矢n；

第三，根据上述测量计算所的制孔平面法矢n通过调姿运动反解算法，得到自主移动机构到达制孔法矢的各腿驱动量，用于控制系统实现调姿运动；

最后，根据上述测量计算所的制孔平面法矢n通过调姿运动反解算法，得到自主移动机构到达制孔法矢时，刀具的偏移量，用于控制系统实现刀具偏移纠正。

所述的平面法矢n的确定方法包括利用三个激光测距传感器和利用四个激光测距传感器所测的值确定制孔位置的平面法矢n；

所述的利用三个激光测距传感器所测的值求得的平面法矢n：

n=(l,m,n)^T=C₁B₁×B₁A₁   (1)

其中由矢量关系可得矢量C₁B₁如公式（2）所示，注意矢量的方向，

C₁B₁=C₁C+CB+BB₁

=(|C₁C|-|BB₁|)·(0,0,1)^T-|CB|·(0,1,0)^T   (2)

同理由矢量关系可得矢量B₁A₁如公式（3）所示，注意矢量的方向

B₁A₁=B₁B+BA+AA₁

=(|B₁B|-|AA₁|)·(0,0,1)^T+|BA|·(1,0,0)^T   (3)