题目：机器人制孔末端执行器设计与实验研究

        飞机制造中需要大量的铆接孔，因此，孔加工在飞机装配中占据重要地位。随着对飞机性能的要求不断提高，钛合金、复合材料等材料广泛应用到了飞机机身上。这些难加工材料的应用使得孔加工难度大大增加，这就使得以手工钻孔为主的传统制孔方式面临着巨大的挑战。为了解决这一难题，研制自动化制孔系统意义深远。机器人技术的飞速发展为提升飞机制孔的自动化水平带来了新的机遇。特别是工业机械臂的成本低、工作区间大等优点，使得机械臂式制孔机器人系统得到国内外众多研究机构的关注。

        本文主要研究内容是机器人制孔末端执行器设计及其在工装上的实验。依据对制孔末端执行器的功能分析，该末端执行器主要包含主轴进给单元、法线测量单元、姿态调整单元、吸屑压紧单元。详细设计各个单元模块，并将末端执行器的整体模型导入ADAMS，仿真其运动学特性。对压紧头在workbench中进行强度校核。

        依据微球面法原理，提出利用4个激光测距传感器测量曲面法线算法。选取常见的6种二次曲面，在MATLAB中验证该算法，仿真结果表明，该算法具有较高的测量精度。依据测得的曲面法线，计算调姿角度，并在MATLAB中验证该反解算法。仿真结果表明，调姿角度的反解算法是正确可行的。

        针对本文设计的制孔末端执行器，分别就硬件和软件方面对控制系统进行设计，并且设计制孔工艺流程。选用贝加莱公司比较先进的可编程计算机控制器，实现上位机与末端执行器之间的通信。为便于操作人员使用该制孔机器人系统，编写较为方便、直观的人机交互界面，通过人机交互界面访问制孔控制系统。

        为了验证该制孔末端执行器性能，将其安装在QH-165机械臂上，在实验平台上对铝合金2024和硬铝2A12进行制孔实验。分别就压紧力、是否调姿两个影响因素分析实验结果。结果表明，压紧力可以减少钻头与工件之间的振颤，提高孔表面质量。经过对钻头姿态调整之后，孔的毛刺、圆度等小于不经调姿过程制得的孔的，间接说明了本文设计的制孔末端执行器可以改善孔的垂直度。