飞机蒙皮检测机器人吸附力自调节控制研究

发布时间：2020-07-27 20:30

【摘要】：随着中国航空技术的快速发展,大量飞机投入商用,飞机蒙皮损伤检测问题关系着飞机飞行的安全,越来越受到人们的关注。针对飞机蒙皮检测机器人在曲面运动吸附的稳定性问题,本文设计了一种飞机蒙皮检测机器人吸附力自调节控制方法,并开展了理论研究和综合实验。首先,介绍了飞机蒙皮检测机器人的运动步态以及改进型吸附系统,分析了机器人吸附在曲面上的抗倾翻和抗滑落条件,并通过仿真分析了最优吸附条件,建立了机器人姿态角度与最优吸附力的函数关系,为吸附力自调节控制策略设计提供理论参考。其次,对改进型吸附系统结构进行建模,分析了吸盘吸附和释放过程中气体在射流式真空发生器、高频电磁阀和吸盘的流动状态,并建立了PWM信号占空比与吸盘内压差变化的流体网络模型,仿真验证了吸盘内压差调节的可行性。然后,设计了一种吸附力自调节控制策略,提高了机器人吸附的稳定性以及运动的安全性,并实现了机器人吸附力对曲面变化进行适应调节的功能;探讨了吸盘组的切换策略,仿真分析了刚性切换与柔性切换,表明机器人能够保持安全吸附。最后,对飞机蒙皮检测机器人的吸附系统展开实验研究,分析了不同斜面下吸附力自调节过程中机器人的稳定性;根据不同条件下吸盘组刚性切换和柔性切换策略引起的吸盘内压差的变化情况,对机器人的稳定性和可靠性进行了分析。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V267
【图文】：

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南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论研究背景、目的和意义，伴随着计算机、自动化和信息电子等学科的蓬勃发展，中国的经济进段。1970 年，中国自主开发大型飞机运-10，这是中国第一架大型民用飞飞成功，中国成为第五个能造大型飞机的国家，为中国的航空事业积累。2017 年中国首款按照最新国际适航标准的 C919 中型客机首飞成功，目正式跻身于国际前沿。目前中国民用航空运输发展快速，大量的飞机种交通工具，给人们出行带来方便的同时人们也开始关心飞机的安全性之中飞机蒙皮破损造成的影响最大。飞机在起落的时候，飞机蒙皮容易膨飞机蒙皮会出现金属疲劳损伤，同时蒙皮潜在的结构性裂纹会加快飞机，每次飞机降落后都会有工作人员检查飞机表面是否有明显的裂纹或破

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(a) 阿罗哈航空 243 型飞机失事图 (b) 中华航空 611 型班机受损图图 1.2 飞机空难受损情况目前，全世界的民用航空公司强制要求对飞机蒙皮进行定期的检测，检测方式分为超声、涡流检测等等；这些无损检测方法的优劣势有所不同，员工可以根据具体的任务要求选适的检测方法，以最低成本达到最好效果为目标。飞机蒙皮损伤检测工作大多是由人工完，如图 1.3 所示；然而人工检测存在诸多的主观因素，例如：员工对检测器材的使用方法完全掌握，是否具备丰富的检测技能，以及在检测的过程中员工是否处于疲劳状态，这些都有可能造成检测的高成本、低效率以及漏检高等问题；而且检测过程中工作人员需要爬高就可能发生检修员的人身安全问题。

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【参考文献】