(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210955179.0 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 申请人 江苏航鼎智能装备有限公司 　 南京晨光 集团有限责任公司 (72)发明人 田威　戴家隆　丁义忠　蒋凯　 黄璜　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 专利代理师 上官凤栖 (51)Int.Cl. B25J 11/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种双机 器人自动钻铆设备 (57)摘要 一种双机器人自动钻铆设备， 包括钻铆机器 人、 顶铁机器人、 钻铆末端执行器、 顶铁末端执行 器、 安装底座以及自动换刀系统， 钻铆机器人和 顶铁机器人滑动设置在安装底 座的两侧， 钻铆末 端执行器和自动换刀系统安装在钻铆机器人上， 顶铁末端执行器安装在顶铁机器人上， 钻铆机器 人和顶铁机器人上安装有用于调节钻铆机器人 和顶铁机器人关节转角误差的关节转角反馈控 制系统， 通过关节转角反馈控制系统中光栅尺和 读数头测量钻铆机器人和顶铁机器人的关节轴 的位置信息， 再传输给伺服电机， 通过伺服电机 控制减速器驱动钻铆机器人和顶铁机器人的关 节轴转动， 从而减小钻铆机器人和顶铁机器人关 节转角误差， 提高钻铆机器人和顶铁机器人的定 位精度和重复性精度。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 115302527 A 2022.11.08 CN 115302527 A 1.一种双机器人自动钻铆设备， 其特征在于： 包括钻铆机器人(1)、 顶铁机器人(2)、 钻 铆末端执行器(3)、 顶铁末端 执行器(4)、 安装底 座(5)以及自动换刀系统(6)， 所述钻铆机器 人(1)和顶铁机器人(2)滑动设置在安装底 座(5)两侧， 所述钻铆末端 执行器(3)和自动换刀 系统(6)安装在钻铆机器人(1)上， 用于辅助钻铆机器人(1)进 行钻铆， 所述顶铁末端 执行器 (4)安装在顶铁机器人(2)上， 用于执行顶铁机器人(2)的顶紧操作， 所述钻铆机器人(1)和 顶铁机器人(2)上安装有用于调节钻铆机器人(1)和顶铁机器人(2)关节 转角误差的关节 转 角反馈控制系统(7)。 2.根据权利要求1所述的双机器人自动钻铆设备， 其特征在于： 所述钻铆机器人(1)和 顶铁机器人(2)上安装有伺服电机(8)和 减速器(9)， 所述伺服电机(8)控制减速器(9)驱动 钻铆机器人(1)和顶铁 机器人(2)的关节轴转动。 3.根据权利要求2所述的双机器人自动钻铆设备， 其特征在于： 所述钻铆机器人(1)和 顶铁机器人(2)的关节处安装有关节基体(10)和连杆臂(11)， 所述关节基体(10)为安装载 体， 且所述伺服电机(8)和减速器(9)均安装在关节基体(10)上， 所述钻铆机器人(1)和顶铁 机器人(2)中， 相邻关节轴通过 连杆臂(11)连接。 4.根据权利要求2所述的双机器人自动钻铆设备， 其特征在于： 所述关节转角反馈控制 系统(7)包括编码器(71)、 光栅尺(72)以及读数头(73)， 所述编码器(71)设置在伺服电机 (8)上， 所述编码器(71)为伺服电机(8)反馈速度信息， 所述光栅尺(72)和读数头(73)安装 在钻铆机器人(1)和顶铁机器人(2)各关节轴的输出侧， 所述读数头(73)通过光栅尺(72)获 取钻铆机器人(1)和顶铁 机器人(2)的关节轴的实际位置信息 。 5.根据权利要求4所述的双机器人自动钻铆设备， 其特征在于： 所述光栅尺(72)为绝对 式光栅尺。 6.根据权利要求4所述的双机器人自动钻铆设备， 其特征在于： 还包括控制系统， 所述 控制系统包括位置控制器、 速度控制器、 电流控制器和驱动器； 所述位置控制器根据输入的 位置指令以及光栅尺(72)和读数头(73)获取的关节轴的实际位置信息， 生成速度指 令并发 送至速度控制器； 所述速度控制器根据速度指令以及编码器(71)反馈的速度信息， 生成电 流指令并发送至电流控制器； 所述驱动器根据电流控制器输出 的电流信号， 驱动伺服电机 (8)工作。 7.根据权利要求1所述的双机器人自动钻铆设备， 其特征在于： 所述顶铁末端执行器 (4)包括支撑架(41)、 气缸(42)、 阻尼缓冲器(43)、 力传感器(44)、 线激光位移传感器(45)、 内顶杆(46)以及可更换顶铁(47)， 所述气缸(42)固定安装在支撑架(41)上， 所述阻尼缓冲 器(43)和力传感器(44)安装在气缸(42)上， 所述线激光位移传感器(45)安装支撑架(41) 上， 且用于对 可更换顶铁(47)的墩头高度、 直径以及位置进行测量， 所述内顶杆(46)的一端 与气缸(42)输出端连接， 所述可 更换顶铁(47)安装在内顶杆(46)的另一端。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115302527 A 2一种双机 器人自动钻铆设备 技术领域 [0001]本发明属于 机器人设备技 术领域， 具体涉及一种双机器人自动钻铆设备。 背景技术 [0002]航天装备制造业是高科技支柱的基础产业， 具有知识技术密集、 系统复杂、 质量可 靠性要求高等特点。 航空航 天制造企业目前存在一些问题， 主要表现在以下两个方面： 制造 技术基础薄弱， 先进制造技术研究应用不够， 整体工艺水平 不高。 航天制造企业一直遵循以 研制为主、 单件及小批量生产为主的生产制 造模式， 制 造技术能力及水平在某些单项方面 处于领先地位， 但整体工艺技术水平 仍然不高； 制造装备柔性化和智能化程度低， 大量采用 专用工装和夹具， 难以适应航天产品多品种、 小批量的特性， 增加了企业的生产成本， 降低 了企业的生产效率， 制约了航天装备制造业的发展。 [0003]航天装备制造作为制造业的重要组成部分， 对于制造技术的先进性、 智能化和可 靠性的需求尤为关键， 其发展也能大力促进制 造业的发展。 智能制 造作为新的制 造模式和 技术， 可为高品质复杂零件制造提供新的解决方案， 更适应多品种小批量产品生产的需要。 智能制造可以利用机器人技术、 传感技术、 智能技术 实现制造过程的无人化， 提高产品的生 产效率和可靠性。 [0004]近几年， 机器人钻铆已成为国内外学者研究的热点， 国内外众多学者、 专家就机器 人钻铆振动对铆接质量影响进行了分析， 指出在机器人钻铆 过程中， 应对工艺参数进行优 化， 从而避免振动频率接近机器人固有频率， 合理规划机器人姿态， 从而进一步提高机器人 钻铆质量。 另有学者对机器人铆接在航空航天制造和装配中的典型场景(梁肋组合)应用 时， 对机器人钻铆工具的可达性， 及障碍规避的路径规划进行了研究。 [0005]现有机器人钻铆设备在使用时， 机器人由于自重以及惯性力的影响下会产生外力 扭矩， 从而造成一定的变形， 加上关节在反向运动时会出现齿轮间隙， 会加大关节转角的误 差。 发明内容 [0006]本发明针对现有技 术中的不足， 提供一种双机器人自动钻铆设备。 [0007]为实现上述目的， 本 发明采用以下技术方案： 一种双机器人自动钻铆设备， 包括钻 铆机器人、 顶铁机器人、 钻铆末端 执行器、 顶铁末端 执行器、 安装底 座以及自动换刀系统， 所 述钻铆机器人和顶铁机器人滑动设置在安装底座两侧， 所述钻铆末端 执行器和自动换刀系 统安装在钻铆机器人上， 用于辅助钻铆机器人进行钻铆， 所述顶铁末端执行器安装在顶铁 机器人上， 用于执行顶铁机器人 的顶紧操作， 所述钻铆机器人和顶铁机器人上安装有用于 调节钻铆机器人和顶铁 机器人关节转角误差的关节转角反馈控制系统。 [0008]为优化上述技术方案， 采取的具体措施还包括： 所述钻铆机器人和顶铁机器人上 安装有伺服电机和减速器， 所述伺服电机控制减速器驱动钻铆机器人和顶铁机器人的关节 轴转动。说　明　书 1/6 页 3 CN 115302527 A 3