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航空发动机叶片检测机器人的设计与控制研究

2021-11-16郑雨辰孙敬滨王亚明

工程设计学报 2021年5期
关键词:卡尔曼滤波测量检测

郑雨辰,鞠 锋,王 旦,孙敬滨,王亚明,陈 柏

(南京航空航天大学机电学院,江苏南京 210016)

航空发动机是航空器的核心部件之一,被誉为航空器的“心脏”。航空发动机及其叶片的健康状况直接影响航空器飞行的安全与稳定。发动机叶片工作在高温、高压、超高转速、频繁启停的恶劣条件下,容易出现故障。因此,对发动机叶片进行定期检测、维修和更换是十分必要的。

传统的检测方法是维修工人进入发动机前部空间对其叶片进行检查。对于人手难以触及的深层次部位,则须将发动机拆卸、拆解,返厂检修。这种检测方法成本高、周期长、效率低,且检修人员的工作环境恶劣。因此,近年来许多学者对发动机叶片检测机器人进行了广泛研究。Dong、Alatorre等[1-2]设计了一种检测发动机叶片的连续体机器人,其能够进入发动机内部的狭窄空间进行检测。王维娟[3]设计了一种绳驱动连续体机器人。Lum、Yeshmukhametov等[4-5]将绳驱动连续体机器人各节连续体之间的连接方式改为十字轴万向节连接,并进行了绳驱动运动学分析。但是,以上文献没有详细论述机器人位置误差的补偿方法,因此机器人末端位置的精度无法得到保证。

在机器人姿态测量与控制方面,已有许多学者进行了研究。孙玉杰[6]采用惯导传感器测量了机械臂的姿态,并通过卡尔曼滤波对姿态测量值进行融合与估计。惯导传感器也可以用于软体机器人、多关节机器人的姿态测量[7-8],获得的测量值为反馈控制系统的设计提供了依据[8]。……

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