機器人技術在航空工業中的應用

任宇航

中航西安飛機工業集團股份有限公司 陜西西安 710089

1 機器人技術在航空制造業中面臨的挑戰

新型材料的使用、柔性化制造的需求使得航空制造業非常期待機器人技術的融入，同時機器人位置精度的提高、負載能力的增強、實時仿真技術的高速發展也為機器人技術在航空制造業得到青睞提供了機遇。但就目前來說和汽車及家電制造業一樣，機器人技術要在航空制造業中也是休斯公司、道格拉斯等飛機制造公司對機器人的使用采取謹慎態度的原因之一。①傳統制造工藝面臨挑戰。我國航空工業主要是通過仿制國外先進產品發展起來的，未能及時開發與更新制造技術。原有的工裝及部分加工工藝已成為機器人技術應用于飛機制造的絆腳石。②系統集成技術亟待提高。目前工業機器人及精密測量技術已相對成熟，但由于航空工業的特殊性，不同的加工工件及不同加工材料對機器人末端執行器的結構形式及性能要求千變萬化，周邊設備的布置方式也不盡相同，因此機器人，末端執行器、測試標定單元、周邊設備等子系統的集成融合難度較大，類似于流水線式的生產方式難以形成。況且，目前用于航空制造業的機器人技術集成商還沒有，研制開發單位多集中于高校及科研院所得到廣泛應用，還面臨很多挑戰[1]。

2 機器人技術在航空工業中的應用

（1）智能化柔性制作系統。相對來說，航天器的制造具有一定的復雜性，而且對其制作質量的要求比較高。尤其在實際制造中，對柔性制造更加關注和重視。通常情況下，需要進行柔性制造的部件比較多。例如，飛機的尾翼、垂翼都是復雜曲面的，而且直接關系著飛機飛行的速度與安全性，所以其柔性制造質量必須要符合相關標準。這就需要充分發揮機器人技術的作用，進而實現航天器柔性制造。要將移動機器人合理的融入智能化柔性制造系統中，而且在該系統中，導航、控制等系統主要發揮著輔助性作用，而機器人則是主要的執行者，是完成柔性制造的關鍵性力量。其中，機器人在執行具體工作時，需要通過調度系統來給其分配工作任務。當機器人進行工作時，也離不開控制系統，該系統會對機器人進行智能控制，提升其工作的質量。而且在多個機器人進行柔性制造時，該系統還可以對多個機器人進行合理控制，使其有序進行各自的任務，既提升了制造效率，又能確保其質量符合相關的標準與要求。為了更好的完成柔性制造，實現不同工藝自動化，還需要建立相應的機器人柔性平臺。該平臺的建立能夠有效實現虛擬測量，不僅能夠提升機器人的精準定位度，而且還有利于縮短制品的生產周期，對柔性航空器的制作具有重要的意義。

（2）機器人涂覆系統。機器人涂覆系統的建立主要是為了提升航天器的制造質量，延長其使用壽命。一般來說，由于飛機在飛行過中比較容易出現器件表面結冰的情況。經過長時間的凍化，不僅會影響其外觀的美觀度，而且還會影響航天器件的使用性能，進而會縮短其使用壽命，這時就需要給這些比較容易結冰的航天器上涂抹結冰涂料。但由于航天器與人們生命安全、經濟財產安全息息相關，所以即使是涂覆工作，對其要求也是比較高的。從當前該工作的情況來看，人工涂覆出現了各種問題，使其最終質量難以達到相關標準與要求，這就需要利用機器進行機體表面涂覆工作，因此要建立并完善機器人涂覆系統，與傳統的人工涂覆相比，機器人涂覆更能確保涂覆的一致性。由于航天器都是比較龐大的，在進行機體涂覆工作時候，需要很多工作人員劃分區域進行涂覆，雖然所使用的涂覆材料是一樣，但是由于每個工作人員的技術水平參差不齊，所以很難確保涂覆的一致性。因此，在人工進行涂覆后，還需要進行相應的打磨工作，不僅浪費了大量資金，而且也降低了制造效率。而機器人涂覆有效彌補了這一不足。采用機器人技術，更能確保產品的質量，提升其的精確度。一方面，避免了材料浪費，另一方面，還對其生產成本進行了有效控制，有利于提升航天工業的經濟效益與社會效益，進而促進其可持續發展。

（3）多機器人協同作業，提高工作效率。在航天工業生產與制作過程中，會涉及到很多復雜的裝備，而且很多零部件都比較大且有一定重量。在傳統作業中，主要是憑借機械臂進行搬運。而在現階段，航天工業得到了進一步發展，其工作任務不僅變得更加復雜，而且涉及的零部件種類也更加多，這就需要通過多機器人協調作業的方式，來滿足現代航天工業的發展需求。在這一工作中，所應用的機器人主有兩種形式，一種是松耦合機器人，另一種形式是緊耦合。在兩種形式機器人的配合下，可以提升作業的效率[2]。

（4）機器人焊接系統。焊接是航天工業生產制造中必不可少的一項工作任務，對飛機整體質量具有重要的影響。在焊接工作中，合理的融入機器人技術不僅能夠提高焊接的效率，而且也有利于提升焊接的質量，進而提升飛機的安全性。尤其是在焊接工作中，會出現一些復雜曲面的焊接工作，給相關人員增加了焊接難度，同時也很難達到相關的標準與要求。因此，建立機器人焊接系統是十分必要的，可以實現焊接的自動化，確保其焊接工作順利進行[3]。

3 結語

目前，工業機器人技術在制造業之中已經有了非常廣泛的應用，在飛機數字化裝配之中也能獲得了非常好的效果。在未來，需要提升工業機器人技術，使其與其他自動化較高行業獲得同樣進步速度。總之，工業機器人在實際工作中也可以為制造業提供具大幫助，提高其自動化程度，可以為自動化技術發展提供更大幫助。