本文来自于航空工业成飞公司与电子科技大学合作科研课题项目,项目研究的目的是掌握并联机器人的机械结构组成和电气控制设计,针对航空制造领域中的法向制孔需求设计一个设备样机。在航空工业飞机制造中,飞机框梁、铝合金蒙皮、复合材料部件等曲面零件都有法向制孔工艺需求,这类的零部件外形尺寸比较大、且重量大、相关曲面外形复杂,类型多样、而且有加工精度要求高等特点,加工过程中需要用到刚度大,结构稳定,承重能力大,微动控制精度高的装配设备来实现加工。根据航空零件法向制孔加工工艺需求,借鉴并联机器人的精度高、刚性强等特点,提出适用于航空工业的建模分析方法,深刻认识空间并联机器人的动态特性,最终搭建一套适用于航空工业应用的三并联法向制孔装置。本文重点介绍基于该设备样机的性能指标和具体功能要求而进行的电气控制系统设计。首先,讨论串联机器人和并联机器人各自的结构特点和优缺点,以及相关的发展历程。根据航空制孔工艺需求,本研究的机械结构设计将并联机器人倒置龙门架上方,安装带有制孔直线进给的高速气动主轴在末端运动平台,并联机构完成Z、A、B三个自由度的调整,与下方的X、Y工作台组合形成一个具有法向制孔功能的装置,并介绍了主要结构部件的选型设计。其次,针对该法向制孔装置的结构设计,提出多种电气控制方案,并进行讨论与仿真,实验,结合自身控制要求,选择最佳控制方案。在确定以倍福嵌入式处理器为核心控制单元后,开展详细的电气伺服控制系统设计,对配套的伺服控制单元以及可编程逻辑控制单元设计选型,同时兼顾末端制孔需求和全闭环位置检测控制等,完成电气控制系统硬件嵌入式设计。最后,为了进行试加工测试,开发人机操控界面;利用不同功能的操作控制界面进行性能测试;最后针对现有条件的具体模拟加工,提出了以保留人工手动示教加工工艺模式,对三种零件的制孔工艺试验。