[發明專利]用于復材裝配中間隙測量-補償的機器人及間隙補償方法

有效

• 申請號: 201910097546.6
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109910309B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 岳烜德;安魯陵;蔡躍波
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B29C65/00
• 分類號: B29C65/00
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

1.一種用于復材裝配中間隙測量和補償的機器人，其特征在于：由集成運動裝置、間隙測量裝置、填隙補償裝置與控制裝置構成；

所述集成運動裝置包括導軌和底盤，所述導軌的底部固設有多個真空吸盤，所述導軌的兩側面沿長度方向設有條形的凸緣，所述底盤的底部安裝有兩排滾輪，所述滾輪上設有與凸緣相匹配的環形凹槽，所述導軌的兩側的凸緣分別卡入兩排滾輪內從而使底盤附著在導軌上；所述底盤的頂部安裝有用于驅動滾輪沿導軌移動的減速電機；

所述間隙測量裝置包括由滑軌和滑塊構成的移動副、懸臂以及用于驅動所述滑塊沿滑軌移動的步進電機，所述滑軌固定在底盤上；所述懸臂的首端與滑塊固接，所述懸臂的末端安裝有間隙測量頭，所述間隙測量頭由上、下兩條弧形的金屬片對合形成的環狀金屬帶構成，所述上、下金屬片上分別設有應變片；

所述填隙補償裝置包括蠕動泵、液體墊片儲箱和軟管，所述蠕動泵的入口端與液體墊片儲箱連通，所述蠕動泵的出口端與固定在懸臂上的軟管連接，所述軟管在使用時用于將液體墊片輸送到待填充間隙內，所述蠕動泵的流速保持恒定；

所述控制裝置用于接收應變片測量的應變值，并根據預設的應變值與間隙之間的對應關系將應變值轉化為間隙值，然后將間隙值進行數據擬合，得到間隙的三維形貌，再以預定間隔對間隙的三維形貌進行切片，并根據各切片面積線性調整減速電機的轉速，從而控制集成運動裝置的速度。

2.根據權利要求1所述的用于復材裝配中間隙測量和補償的機器人，其特征在于：所述導軌的頂部安裝有沿長度方向延伸的齒條，所述減速電機用于驅動齒輪旋轉，所述底盤開設有條形通孔，所述齒輪穿過該條形通孔并與齒條相嚙合。

3.根據權利要求1所述的用于復材裝配中間隙測量和補償的機器人，其特征在于：所述步進電機通過滾珠絲杠機構驅動滑塊沿滑軌移動。

4.根據權利要求1所述的用于復材裝配中間隙測量和補償的機器人，其特征在于：所述蠕動泵通過與外接電源連接的變壓器供電來保持電壓恒定來保證所述蠕動泵的流速保持恒定，同時所述蠕動泵采用鋰電池組作為備用電源。

5.根據權利要求1所述的用于復材裝配中間隙測量和補償的機器人，其特征在于：所述底盤上設有用于保護所述間隙測量裝置和所述填隙補償裝置的箱蓋。

6. 一種利用權利要求1-5之任一項所述的機器人的復材構件間隙補償方法，包括以下步驟：

步驟一、標定間隙測量裝置

利用復合材料平板及標準厚度的金屬片，構造具有一系列標準間隙值的復材構件，將間隙測量頭伸入復材構件的間隙中，讀取兩應變片測得的應變值之和，從而建立起應變值和間隙值之間的一一對應關系；

步驟二、制備液體墊片

將構成液體墊片的基體與固化劑共兩組分按預設比例混合，攪拌均勻后將其放置在液體墊片儲箱中；

步驟三、安裝機器人

根據待測的復合材料構件尺寸的大小設置導軌的長度，所述間隙測量裝置和所述填隙補償裝置能夠在待測的復合材料構件的整個間隙范圍內運動，通過真空吸盤將導軌固定在相應的復材板上，將所述滾輪卡進導軌的凸緣內，并使齒輪齒條相嚙合，將機器人安置在間隙起始端，并保證懸臂上的間隙測量頭及軟管處于間隙內部；

步驟四、實施間隙測量與間隙補償

啟動機器人，所述間隙測量裝置將兩應變片測得的應變值之和發送至控制裝置，控制裝置實時將應變值轉化為間隙值后進行數據擬合，得到間隙的三維形貌，然后以預定間隔對間隙的三維形貌進行切片，并根據各切片面積線性調整減速電機的轉速，從而使所述集成運動裝置根據間隙大小控制移動速度，以保證間隙被液體墊片完全填充；填隙補償工作完成后，關閉機器人。