论文摘要：飞机大部件自动化对接柔性装配技术及系统研究

飞机大部件对接是飞机总装配工作的一项重要内容，由于飞机对接装配关系复杂，协调难度大，因此，对接过程既复杂又费时。传统的对接装配工艺采用了大量的专用工装，自动化程度低，而且工装与其他设备之间缺少数据传递，难以集成为一体，导致装配效率低，装配成本高，装配质量有限。为克服传统对接装配工艺的缺点，本文在深入研究国外先进自动化对接系统的基础上，针对当前国内飞机机身对接现状，建立了适应中国国情的机身自动化对接柔性装配系统方案，并突破了方案中自动化柔性定位器设计、虚拟装配软件二次开发以及基于最佳匹配的优化算法开发等三项核心关键技术，为自动化对接方案的具体实施奠定了技术基础。本文第一部分首先研究了国外先进的飞机对接装配技术，并总结了自动化对接系统的关键特征，在此基础上，提出了适应中国国情的机身部件对接装配集成系统方案，建立了机身自动化对接系统的应用工艺。本文第二部分首先研究了国内外对接柔性定位器的结构特征，在此基础上，完成了定位器的机械结构设计，包括定位器的传动机构设计、锁紧机构设计、离合机构设计和调平机构设计。并使用有限元分析软件对定位器的关键结构件进行了强度和刚度分析。本文第三部分采用CAA工具对DELMIA进行了二次开发，实现了在仿真环境下，实时获得机身当前位姿的位置信息，为控制系统驱动定位器移动提供理论数据，同时也为优化系统的优化计算提供理论数据。本文第四部分基于最佳匹配技术，在MATLAB环境中开发了适用于对接基准平台建立和机身部件对接的优化算法。优化算法的计算结果既采用便于数据运算的旋转和平移矩阵表示机身的最佳位姿，同时也采用形式更为简单、便于求解动力学关系的六元素法表示机身的最佳位姿。本文第五部分首先分析了对接系统的机械结构，建立了对接系统的并联机构模型，利用并联结构的位置反解方法，得到了机身位姿与工装定位器位移的关系表达式。为验证优化算法和机构反解算法的可靠性和有效性，在DELMIA的DMU模块中进行了机构运动仿真。仿真结果表明，优化算法可以有效的优化机身的位姿，位置反解算法可以正确的将机身的最佳位姿转换为定位器的位移。

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