飛機(jī)油箱檢查機(jī)器人結(jié)構(gòu)及運(yùn)動學(xué)研究.pdf

1、飛機(jī)燃油泄漏不僅浪費(fèi)了資源、增加了成本，而且飛機(jī)很有可能提前迫降、發(fā)生航空事故。為確保飛機(jī)能夠安全飛行，機(jī)務(wù)人員需要定期地檢查飛機(jī)油箱密封狀態(tài)。而飛機(jī)油箱滲漏及腐蝕的檢查一直是民航機(jī)務(wù)維修中相當(dāng)棘手的問題。目前，油箱內(nèi)部的密封檢查主要通過人工的方式實(shí)現(xiàn)。然而，油箱內(nèi)遍布油漬，并混雜著油氣，為易燃易爆的惡劣環(huán)境，亟需一種能夠代替工作人員進(jìn)入飛機(jī)油箱內(nèi)部進(jìn)行檢測的裝備。
　　首先，依據(jù)飛機(jī)油箱的內(nèi)部環(huán)境，結(jié)合連續(xù)型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)一種適用

2、于飛機(jī)油箱檢查的機(jī)器人的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)。該機(jī)器人結(jié)構(gòu)結(jié)合了柔性的蛇臂機(jī)構(gòu)與剛性的直線模組，可以進(jìn)入油箱內(nèi)部，需要具有遍歷性、可達(dá)性、防爆和防腐蝕的性能；直線模組在油箱外部，需要為蛇臂機(jī)構(gòu)提供基礎(chǔ)定位、支撐及引導(dǎo)的功能。所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了內(nèi)外配合、剛?cè)峤Y(jié)合的特點(diǎn)，是機(jī)器人高效率可靠地完成油箱缺陷檢查的前提。
　　其次，針對所設(shè)計(jì)的連續(xù)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，建立了單關(guān)節(jié)及多關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)的求解模型。對具有柔性特征的連續(xù)型單關(guān)節(jié)采用投影曲率法建立了驅(qū)

3、動線變化量與關(guān)節(jié)角變量兩者之間的關(guān)系，通過虛坐標(biāo)變換方法建立了關(guān)節(jié)角變量和關(guān)節(jié)末端位姿兩者之間的關(guān)系，導(dǎo)出了單關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)的正解及逆解，對誤差條件進(jìn)行分析，驗(yàn)證提出運(yùn)動學(xué)前提是可行的。在分析了單關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)上推導(dǎo)出多關(guān)節(jié)之間解耦運(yùn)動學(xué)方程。通過運(yùn)動學(xué)仿真，驗(yàn)證了提出虛坐標(biāo)變換運(yùn)動學(xué)方法的正確性。
　　最后，依據(jù)油箱檢查機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)及運(yùn)動特點(diǎn)設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)。通過搭建的具有三個(gè)連續(xù)型關(guān)節(jié)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，建立運(yùn)動學(xué)控制算法，仿真