航空发动机叶片检测机器人的设计与控制研究

作     者：郑雨辰 鞠锋 王旦 孙敬滨 王亚明 陈柏 ZHENG Yu-chen;JU Feng;WANG Dan;SUN Jing-bin;WANG Ya-ming;CHEN Bai

作者机构：南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61973335) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(NS2020036) 江苏省自然科学基金资助项目(BK20191272) 

出 版 物：《工程设计学报》 (Chinese Journal of Engineering Design)

年 卷 期：2021年第28卷第5期

页      码：625-632页

摘      要：针对航空发动机内部空间狭窄难以进行人工检修,以及传统连续体机器人承载能力弱等问题,设计了一种用于航空发动机叶片检测的机器人。机器人主体由多节关节臂组成,关节臂通过万向节连接,由绳驱动;在机器人末端安装连续体。为了提高机器人末端位置精度,开展了闭环控制器的设计和研究。建立了关节臂运动学模型,推导了驱动绳绳长变化量的计算公式,介绍了将惯导传感器读数转换为关节角的方法。采用卡尔曼滤波器以减小测量噪声,得到关节角的最佳估计值,并将其作为反馈量。基于多维泰勒网优化控制(multi-dimensional Taylor network optimal control,MTNOC)设计了闭环控制器,分析了MTNOC控制器的特点及优势,并通过仿真和实验来验证MTNOC控制器的有效性。结果表明,卡尔曼滤波器能有效减小测量噪声;MTNOC控制器比PID控制器具有更好的适应性和动态特性,使关节臂在状态变化较大的瞬间也具有较快的响应速度。在MTNOC控制器的控制下,叶片检测机器人的末端位置精度得到提高,从而提高了航空发动机叶片检测结果的准确性和可靠性。

主 题 词：航空发动机 叶片检测 绳驱动 机器人 卡尔曼滤波 多维泰勒网 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 080203[080203] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3785/j.issn.1006-754X.2021.00.067

馆 藏 号：203105839...