【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空制造工程与飞机装配领域，涉及飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法。
技术介绍
1、飞机内部液压、燃油、滑油、环控、氧气等系统普遍分布着许多管路系统，这些管路系统形状各异，错综复杂分布在机身的各个部位，起着压力传递、燃油输送、保护电缆等作用。飞机管路作为飞机系统的重要组成部分，其安全可靠性影响飞机整体的安全。因此，要防止飞机在装配过程中产生的杂质进入到飞机相关导管制件的内腔道，否则容易引发导管制件出现堵塞，进而发生飞机故障，影响飞机飞行安全甚至国防安全。传统飞机导管制件内腔道防护时，采用物理隔绝的手段进行简单处理，如胶带贴敷。传统飞机导管制件内腔道多余物清理普遍采用高压气流的方式对导管制件内部多余物进行吹除，通过人工进行检查，检查准确度有限，但无法保障内部多余物是否完全清除干净。
2、磁控机器人凭借其自身尺寸小、可操控能力强、驱动形式多样等优势，可在狭小导管空间内进行驱动与控制，可完成相关控制与操作任务。针对飞机导管内部的狭小空间中的操作与装配、多余物检测与清除、内表面质量检测等诸多方面展现出广阔的应用前景。但传统的磁控机器人因为自身尺寸的限制，单一个体很难完成相对复杂的操作，且由于其可携带的能量十分有限，因此基于磁场驱动的机器人群体控制是近年来兴起的重要研究方向之一。
3、本专利技术用于飞机导管制件内部空间磁控机器人群体控制系统与方法，通过设计搭建类亥姆霍兹线圈组，通过线圈组中的电流控制，实现导管制件空间内部产生并控制均匀磁场。利用工业x光技术对飞机导管制件内腔道进行实时视
技术实现思路
1、本专利技术用于飞机导管制件内腔道的磁控机器人群体控制，进而驱动控制磁控机器人群体实现对飞机导管制件内腔道进行防护与多余物清除。采用类亥姆霍兹线圈组在空间中形成均匀驱动磁场，利用工业x光技术对飞机导管制件内腔道进行实时视觉反馈，通过控制均匀驱动磁场的场强、频率、方向等参数实时控制形成与驱动磁控机器人群体，控制磁控机器人群体实现对飞机导管制件内腔道进行防护与多余物清除。
2、飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，步骤如下：
3、第一步：构建高精度空间均匀驱动磁场
4、搭建类亥姆霍兹(helmholtz)空间磁驱动线圈组，该类亥姆霍兹驱动线圈组采用空间开敞的设计形式，如图1所示。镍铬合金材质软磁芯a1、镍铬合金材质软磁芯a2、镍铬合金材质软磁芯a3尺寸完全相同；电磁线圈b1、电磁线圈b2、电磁线圈b3为三组参数完全相同，参数包括线圈的直径、长度、匝数。
5、铬合金材质软磁芯a1、镍铬合金材质软磁芯a2、镍铬合金材质软磁芯a3分别插入到电磁线圈b1、电磁线圈b2、电磁线圈b3中，并处于空间同心状态。电磁线圈b1、电磁线圈b2、电磁线圈b3分别连接钛合金线圈支架c的三个平面内侧，并保证单个连接位置与钛合金线圈支架c的上表面中心位置保持等距。工业机器人机械臂或协作机器人机械臂的连接机构d，通过螺钉与钛合金线圈支架c的上表面中心位置连接。通过控制器控制该线圈组中的电流通断与强度，通过电磁感应效应使空间驱动线圈组产生时刻变化的空间均匀磁场，利用电磁线圈组可实时调整空间磁场的强度、方向、梯度等参数。
6、根据毕奥-萨伐尔定律，定义电磁线圈b1、b2、b3的半径为r，电流为i，μ0为空间导磁率，电流元为di0(r,α,0)在空间任一点(ρ,β,z)产生的磁场强度为db：
7、db＝μ0idi0×r0/4πr03
8、其中的r0代表电流元与该空间点之间的距离。
9、di0×r0可以表示为：
10、
11、对空间任意一点矢量坐标(eρ,eβ,ez)的磁场三个分量为：
12、
13、令ξ＝(α-β-π)/2，定义无量纲变量k0：
14、
15、通过第一类和第二类椭圆积分函数e(k0)与k(k0)：
16、
17、线圈中电流产生的磁场分布表达为：
18、
19、bβ＝0
20、
21、将矢量坐标分量简化，可得到空间任意点的磁感应强度：
22、
23、第二步：构建基于x光成像的磁控机器人透视跟踪成像系统
24、在该专利技术装置中，采用工业x光机为磁控机器人群体控制装置提供视觉反馈，并完成飞机导管内腔道中多余物的检查。如图2所示，x光高压射线发射器f与钛合金线圈支架c的顶面始终保持空间方向的竖直状态，x光钨靶面g通过4个螺栓与agv机器人h的上表面进行安装，x光通过x光高压射线发射器f进行发射并在x光钨靶面g上进行接收，对飞机导管内腔道进行视觉透视，将视觉透视信息反馈到与工业机器人机械臂或协作机器人机械臂的连接机构d，工业机器人或协作机器人的机械臂与机械臂根据图像信息识别磁控机器人群体，并通过调整驱动线圈组的位置完成实时跟踪。
25、第三步：构建基于机器人协同技术的磁控机器人群体控制系统
26、在该专利技术系统中，将工业机器人或协作机器人的机械臂与机械臂连接机构相连接，可针对飞机不同制件的位置和内腔道的空间布局，控制电磁驱动线圈组的空间位姿。为保证视觉反馈的质量和效率，利用机器人协同技术，对工业机器人或协作机器人机械臂与agv机器人协同控制，实时保证x光高压射线发射器f中心的竖直方向在x光钨靶面g上方范围内，保证x光可以始终投射到x光钨靶面g上表面范围内，有效保证磁控机器人群体的控制效率和视觉反馈效果。
27、本专利技术的有益效果：
28、本专利技术融合了x光成像技术、空间均匀磁场控制技术、磁控机器人群体控制技术与机器人协同控制技术。空间开敞的驱动装置设计有别于传统的亥姆霍兹电磁线圈组。该种设计可以有效减小驱动装置所占用的空间，这有利于驱动装置的散热，并可减小驱动装置所产生的空间磁场的磁场梯度，同时由于空间开敞和软磁芯可拆装设计，可满足在不同操控空间、飞机导管制件内腔道的结构复杂性要求，设备的适应性更广，实用性更强。通过控制驱动磁场，可以有效控制磁控机器人群体实现多种控制模式并根据情况可完成驱动模式的实时任意转换，避免飞机在装配过程中因为导管内腔道多余物残留带来的反复拆装问题，显著提升飞机装配的整体效率，保障飞机的产品质量与飞行安全。通过x光透视成像，可以对磁控机器人群体进行精准成像并完成对飞机导管内腔道多余物的实时检查。利用类亥姆霍兹电磁线圈组对磁控机器人群体进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的电磁线圈B1、电磁线圈B2、电磁线圈B3分别连接钛合金线圈支架C的三个平面内侧，并保证单个连接位置与钛合金线圈支架C的上表面中心位置保持等距。
3.如权利要求1或2所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的钛合金线圈支架C的上表面中心与工业机器人机械臂或协作机器人机械臂的连接机构D连接。
4.如权利要求1或2所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的X光高压射线发射器F与钛合金线圈支架C的顶面始终保持空间方向的竖直状态。
5.如权利要求3所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的X光高压射线发射器F与钛合金线圈支架C的顶面始终保持空间方向的竖直状态。
6.如权利要求1或2或5所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的X
7.如权利要求3所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的X光钨靶面G通过4个螺栓与AGV机器人H的上表面进行安装。
8.如权利要求4所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的X光钨靶面G通过4个螺栓与AGV机器人H的上表面进行安装。
9.如权利要求1～8任一所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的线圈中，空间任意点的磁感应强度：
...【技术特征摘要】
1.飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的电磁线圈b1、电磁线圈b2、电磁线圈b3分别连接钛合金线圈支架c的三个平面内侧，并保证单个连接位置与钛合金线圈支架c的上表面中心位置保持等距。
3.如权利要求1或2所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的钛合金线圈支架c的上表面中心与工业机器人机械臂或协作机器人机械臂的连接机构d连接。
4.如权利要求1或2所述的飞机导管内腔道防护与多余物清除的机器人群体磁控方法，其特征在于，所述的x光高压射线发射器f与钛合金线圈支架c的顶面始终保持空间方向的竖直状态。
5.如权利要求3所述的飞机导管内腔道防护与多余物...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈韦男，刘哲，潘新，刘明刚，李梅平，王雪，刘晓寒，
申请(专利权)人：沈阳飞机工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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