[发明专利]用于复材装配中间隙测量-补偿的机器人及间隙补偿方法

权利要求书

1.一种用于复材装配中间隙测量和补偿的机器人，其特征在于：由集成运动装置、间隙测量装置、填隙补偿装置与控制装置构成；

所述集成运动装置包括导轨和底盘，所述导轨的底部固设有多个真空吸盘，所述导轨的两侧面沿长度方向设有条形的凸缘，所述底盘的底部安装有两排滚轮，所述滚轮上设有与凸缘相匹配的环形凹槽，所述导轨的两侧的凸缘分别卡入两排滚轮内从而使底盘附着在导轨上；所述底盘的顶部安装有用于驱动滚轮沿导轨移动的减速电机；

所述间隙测量装置包括由滑轨和滑块构成的移动副、悬臂以及用于驱动所述滑块沿滑轨移动的步进电机，所述滑轨固定在底盘上；所述悬臂的首端与滑块固接，所述悬臂的末端安装有间隙测量头，所述间隙测量头由上、下两条弧形的金属片对合形成的环状金属带构成，所述上、下金属片上分别设有应变片；

所述填隙补偿装置包括蠕动泵、液体垫片储箱和软管，所述蠕动泵的入口端与液体垫片储箱连通，所述蠕动泵的出口端与固定在悬臂上的软管连接，所述软管在使用时用于将液体垫片输送到待填充间隙内，所述蠕动泵的流速保持恒定；

所述控制装置用于接收应变片测量的应变值，并根据预设的应变值与间隙之间的对应关系将应变值转化为间隙值，然后将间隙值进行数据拟合，得到间隙的三维形貌，再以预定间隔对间隙的三维形貌进行切片，并根据各切片面积线性调整减速电机的转速，从而控制集成运动装置的速度。

2.根据权利要求1所述的用于复材装配中间隙测量和补偿的机器人，其特征在于：所述导轨的顶部安装有沿长度方向延伸的齿条，所述减速电机用于驱动齿轮旋转，所述底盘开设有条形通孔，所述齿轮穿过该条形通孔并与齿条相啮合。

3.根据权利要求1所述的用于复材装配中间隙测量和补偿的机器人，其特征在于：所述步进电机通过滚珠丝杠机构驱动滑块沿滑轨移动。

4.根据权利要求1所述的用于复材装配中间隙测量和补偿的机器人，其特征在于：所述蠕动泵通过与外接电源连接的变压器供电来保持电压恒定来保证所述蠕动泵的流速保持恒定，同时所述蠕动泵采用锂电池组作为备用电源。

5.根据权利要求1所述的用于复材装配中间隙测量和补偿的机器人，其特征在于：所述底盘上设有用于保护所述间隙测量装置和所述填隙补偿装置的箱盖。

6. 一种利用权利要求1-5之任一项所述的机器人的复材构件间隙补偿方法，包括以下步骤：

步骤一、标定间隙测量装置

利用复合材料平板及标准厚度的金属片，构造具有一系列标准间隙值的复材构件，将间隙测量头伸入复材构件的间隙中，读取两应变片测得的应变值之和，从而建立起应变值和间隙值之间的一一对应关系；

步骤二、制备液体垫片

将构成液体垫片的基体与固化剂共两组分按预设比例混合，搅拌均匀后将其放置在液体垫片储箱中；

步骤三、安装机器人

根据待测的复合材料构件尺寸的大小设置导轨的长度，所述间隙测量装置和所述填隙补偿装置能够在待测的复合材料构件的整个间隙范围内运动，通过真空吸盘将导轨固定在相应的复材板上，将所述滚轮卡进导轨的凸缘内，并使齿轮齿条相啮合，将机器人安置在间隙起始端，并保证悬臂上的间隙测量头及软管处于间隙内部；

步骤四、实施间隙测量与间隙补偿

启动机器人，所述间隙测量装置将两应变片测得的应变值之和发送至控制装置，控制装置实时将应变值转化为间隙值后进行数据拟合，得到间隙的三维形貌，然后以预定间隔对间隙的三维形貌进行切片，并根据各切片面积线性调整减速电机的转速，从而使所述集成运动装置根据间隙大小控制移动速度，以保证间隙被液体垫片完全填充；填隙补偿工作完成后，关闭机器人。