用于航空发动机原位检测的连续体机器人研究
发布时间：2021-03-07 13:15
针对传统检测方法需要对航空发动机进行拆解的问题,本文研究设计了一种无需拆解发动机用于原位检测的冗余自由度连续体机器人。本文首先针对单芯柱骨架连续体机器人存在容易扭曲的问题,设计了一种新颖的双芯柱交错排列的连续体机器人结构。利用有限元分析软件,对连续体本体结构进行了设计和优化。依据功能需求,对检测机器人移动平台进行了研究和设计。根据发动机检测的作业流程,对机器人系统进行了设计要求分析和性能的评价。基于几何分析方法,建立了单节、多节连续体机器人正逆运动学模型;计算了机器人的雅可比矩阵;进行了解耦分析;为确保检测机器人末端能够到达需要的检测区域,进行了单节和多节连续体机器人工作空间的分析。然后,针对航空发动机内部封闭狭长的复杂环境,提出了一种序列二次规划方法用于机器人进给路径的规划。研究了检测过程中的各项关键技术:首先采集叶片的点云数据,求解出叶片的三维模型;其次,根据得到的叶片三维模型,以最小路径代价全面扫查需要检测的叶片;最后,发现叶片有故障信号后,采取高斯过程回归与贝叶斯优化方法对故障的形状、尺寸进行快速确定,及时给故障决策处理提供可靠详细的数据。最后,根据具体检测任务要求,验证了任务...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
连续体机器人检测航空发动机示意图
图 1.2 章鱼触手 图 1.3Air-Octor 连续体机器气压支撑的柔性支柱具有可压缩性，由此产生了控制困难的问题，为了解决授又采用了一种不可压缩的杆件作为机器人的柔性支柱的结构，使连续体方案就是利用绳驱动控制，如图 1.4 所示[33]。图 1.4 采用不可压缩支柱的连续体机器人设计的优点是使外形更为细长，运动更加可控。对于一个连续体结构，在，会保持先前给定的形态而不发生变化，而驱动绳能够通过拉伸使其弯曲而连续体结构轴向延伸，末端固定，对基座处的绳施加拉力，会使末端的力矩结构弯曲运动。这种设计思路简单，可以相对比较容易地在硬件上直接实连续体机器人的柔性支柱，在结构内部末端的不同位置，固定 3-4 根驱动
图 1.2 章鱼触手 图 1.3Air-Octor 连续体机器气压支撑的柔性支柱具有可压缩性，由此产生了控制困难的问题，为了解决授又采用了一种不可压缩的杆件作为机器人的柔性支柱的结构，使连续体方案就是利用绳驱动控制，如图 1.4 所示[33]。图 1.4 采用不可压缩支柱的连续体机器人设计的优点是使外形更为细长，运动更加可控。对于一个连续体结构，在，会保持先前给定的形态而不发生变化，而驱动绳能够通过拉伸使其弯曲而连续体结构轴向延伸，末端固定，对基座处的绳施加拉力，会使末端的力矩结构弯曲运动。这种设计思路简单，可以相对比较容易地在硬件上直接实连续体机器人的柔性支柱，在结构内部末端的不同位置，固定 3-4 根驱动
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈飞机定检维修的管理优化[J]. 丁坚华,黄琛,陈溢杭,封延松,鲁赟,陈连军. 民航管理. 2018(02)
[2]连续型机器人位姿检测系统设计[J]. 邵铁锋. 机电工程技术. 2017(09)
[3]航空工业中的无损检测技术及其进展[J]. 刘松平,刘菲菲. 无损检测. 2017(06)
[4]改进的ICP算法在三维模型配准中的研究[J]. 杨军,张瑶,黄亮. 计算机科学与探索. 2018(01)
[5]先进的自动化维修检测技术[J]. Alex Derber,蓝楠. 航空维修与工程. 2016(02)
[6]柔性气动连续体机器人关节结构设计与运动学分析[J]. 赵志刚,陈志刚. 机械科学与技术. 2015(02)
[7]航空发动机涡轮叶片裂纹检测信号特征提取[J]. 于霞,张卫民,邱忠超,陈国龙,赵敦慧. 兵工学报. 2014(08)
[8]基于区域行进策略的飞机油箱检查机器人路径规划算法[J]. 牛国臣,张成巍,李紫微. 计算机应用. 2014(08)
[9]压气机一级转子叶片缺陷分析[J]. 刘卫东. 理化检验(物理分册). 2013(06)
[10]结肠镜机器人结构设计与通过性研究[J]. 胡海燕,李伟达,李娟,孙立宁. 哈尔滨工程大学学报. 2013(02)
博士论文
[1]半自主式结肠内窥镜机器人系统研究[D]. 胡海燕.哈尔滨工业大学 2011
[2]导管机器人系统的建立及其关键技术研究[D]. 刘浩.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]基于现场数据的客机机载设备可靠性评估方法研究[D]. 金颖超.哈尔滨理工大学 2018
[2]万向节式连续型飞机油箱检查机器人结构设计与操控方法研究[D]. 王瑾琨.中国民航大学 2017
[3]介入导管机器人的可重构特性研究[D]. 赵鹏.南京航空航天大学 2017
[4]航空发动机叶片超声无损检测系统机器人轨迹规划研究[D]. 万芳.兰州理工大学 2016
[5]航空涡轮叶片缺陷的扫查式涡流检测技术研究[D]. 秦峰.北京理工大学 2016
[6]连续型飞机油箱检查机器人路径跟随研究[D]. 王力.中国民航大学 2015
[7]仿象鼻混合关节连续型机器人的设计与分析[D]. 钱文欢.中国科学技术大学 2014
[8]飞机油箱检查机器人结构及运动学研究[D]. 王维娟.中国民航大学 2013
[9]一种新型用于搜救的连续体机器人运动学分析及仿真[D]. 张玉娟.河北工业大学 2013
[10]连续体救援机器人机构设计及仿真[D]. 寇雷.河北工业大学 2013
本文编号：3069163
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
连续体机器人检测航空发动机示意图
图 1.2 章鱼触手 图 1.3Air-Octor 连续体机器气压支撑的柔性支柱具有可压缩性，由此产生了控制困难的问题，为了解决授又采用了一种不可压缩的杆件作为机器人的柔性支柱的结构，使连续体方案就是利用绳驱动控制，如图 1.4 所示[33]。图 1.4 采用不可压缩支柱的连续体机器人设计的优点是使外形更为细长，运动更加可控。对于一个连续体结构，在，会保持先前给定的形态而不发生变化，而驱动绳能够通过拉伸使其弯曲而连续体结构轴向延伸，末端固定，对基座处的绳施加拉力，会使末端的力矩结构弯曲运动。这种设计思路简单，可以相对比较容易地在硬件上直接实连续体机器人的柔性支柱，在结构内部末端的不同位置，固定 3-4 根驱动
图 1.2 章鱼触手 图 1.3Air-Octor 连续体机器气压支撑的柔性支柱具有可压缩性，由此产生了控制困难的问题，为了解决授又采用了一种不可压缩的杆件作为机器人的柔性支柱的结构，使连续体方案就是利用绳驱动控制，如图 1.4 所示[33]。图 1.4 采用不可压缩支柱的连续体机器人设计的优点是使外形更为细长，运动更加可控。对于一个连续体结构，在，会保持先前给定的形态而不发生变化，而驱动绳能够通过拉伸使其弯曲而连续体结构轴向延伸，末端固定，对基座处的绳施加拉力，会使末端的力矩结构弯曲运动。这种设计思路简单，可以相对比较容易地在硬件上直接实连续体机器人的柔性支柱，在结构内部末端的不同位置，固定 3-4 根驱动
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈飞机定检维修的管理优化[J]. 丁坚华,黄琛,陈溢杭,封延松,鲁赟,陈连军. 民航管理. 2018(02)
[2]连续型机器人位姿检测系统设计[J]. 邵铁锋. 机电工程技术. 2017(09)
[3]航空工业中的无损检测技术及其进展[J]. 刘松平,刘菲菲. 无损检测. 2017(06)
[4]改进的ICP算法在三维模型配准中的研究[J]. 杨军,张瑶,黄亮. 计算机科学与探索. 2018(01)
[5]先进的自动化维修检测技术[J]. Alex Derber,蓝楠. 航空维修与工程. 2016(02)
[6]柔性气动连续体机器人关节结构设计与运动学分析[J]. 赵志刚,陈志刚. 机械科学与技术. 2015(02)
[7]航空发动机涡轮叶片裂纹检测信号特征提取[J]. 于霞,张卫民,邱忠超,陈国龙,赵敦慧. 兵工学报. 2014(08)
[8]基于区域行进策略的飞机油箱检查机器人路径规划算法[J]. 牛国臣,张成巍,李紫微. 计算机应用. 2014(08)
[9]压气机一级转子叶片缺陷分析[J]. 刘卫东. 理化检验(物理分册). 2013(06)
[10]结肠镜机器人结构设计与通过性研究[J]. 胡海燕,李伟达,李娟,孙立宁. 哈尔滨工程大学学报. 2013(02)
博士论文
[1]半自主式结肠内窥镜机器人系统研究[D]. 胡海燕.哈尔滨工业大学 2011
[2]导管机器人系统的建立及其关键技术研究[D]. 刘浩.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]基于现场数据的客机机载设备可靠性评估方法研究[D]. 金颖超.哈尔滨理工大学 2018
[2]万向节式连续型飞机油箱检查机器人结构设计与操控方法研究[D]. 王瑾琨.中国民航大学 2017
[3]介入导管机器人的可重构特性研究[D]. 赵鹏.南京航空航天大学 2017
[4]航空发动机叶片超声无损检测系统机器人轨迹规划研究[D]. 万芳.兰州理工大学 2016
[5]航空涡轮叶片缺陷的扫查式涡流检测技术研究[D]. 秦峰.北京理工大学 2016
[6]连续型飞机油箱检查机器人路径跟随研究[D]. 王力.中国民航大学 2015
[7]仿象鼻混合关节连续型机器人的设计与分析[D]. 钱文欢.中国科学技术大学 2014
[8]飞机油箱检查机器人结构及运动学研究[D]. 王维娟.中国民航大学 2013
[9]一种新型用于搜救的连续体机器人运动学分析及仿真[D]. 张玉娟.河北工业大学 2013
[10]连续体救援机器人机构设计及仿真[D]. 寇雷.河北工业大学 2013
本文编号：3069163
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