航空航天制造領域工業(yè)機器人發(fā)展趨勢(編輯修改稿)
2025-07-24 01:14 本頁面
【文章內容簡介】 操作功能，能夠根據(jù)操作者的動作指令遠程控制機器人精確、平穩(wěn)地實現(xiàn)作業(yè)。另一類是根據(jù)機器人左右臂手交互的力覺感知和任務流程指令自主完成裝配、檢測任務。前者強調動作跟隨的準確性和穩(wěn)定性，后者強調動作的柔順性和協(xié)調性。 兩個以上工業(yè)機器人的協(xié)同控制問題要比雙臂機器人系統(tǒng)更加復雜，在應用上目前還不如雙臂協(xié)同機器人廣泛。不過其面向更復雜操作的能力正逐漸受到研究機構的關注。日本研究人員采用5個配備力學和視覺傳感器的工業(yè)機器人開發(fā)了可以彎折和捆扎線纜的多臂機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于航空產品的自動化布線生產。日本東北大學、韓國首爾國立大學機械與航空航天學院圍繞多移動工業(yè)機器人協(xié)同作業(yè)的結構和控制技術開展研究，實現(xiàn)了能夠與人互動的協(xié)同作業(yè)能力，可對同一部件進行搬運和調姿操作?！ 〈送?，多臂協(xié)同工業(yè)機器人還可用于航空復合材料的自動鋪放生產，與人工作業(yè)相比，雙臂自動鋪放系統(tǒng)可節(jié)約材料75%，部件重量比金屬減重20%。在NASA的敏捷機械手測試(DMT)設備以及阿爾貢國家實驗室的CP5重水反應堆中均用到了液壓驅動的大型雙臂工業(yè)機器人。通過采用多臂協(xié)同技術，使得航空大尺度產品制造可以采用常規(guī)工業(yè)機器人系統(tǒng)，從而降低制造、裝配單元的成本和周期，并具有柔性。因此，近年來該技術受到國際眾多科研機構的高度重視，國際知名機器人制造商ABB、KUKA、YASKAWA等也為此紛紛開展相關裝備的研制?！ ? 末端伺服工業(yè)機器人 航空航天產品制造、裝配過程中最至關重要的就是產品加工精度，特別是大尺度部件制造的絕對定位精度和路徑精度。目前工業(yè)機器人的重復定位精度較高而絕對定位精度較低， mm的要求[6]。工業(yè)機器人通常采用開鏈式串聯(lián)關節(jié)構型，由于受到負載、重力、環(huán)境溫度、機器人本身的制造精度、插補算法以及加工過程中的振顫等因素影響，末端執(zhí)行器相對于固定基座坐標系的多個連桿均會產生誤差積累，而且零部件、工裝夾具與機器人基座間因加工受力變形也會產生誤差。通過提高關節(jié)定位精度和減小連桿變形的方法在改善末端定位精度方面的作用非常有限。因此工業(yè)機器人需要通過精確引導末端執(zhí)行器實現(xiàn)運動軌跡的伺服控制。國內外目前引導機器人末端執(zhí)行器定位的方式主要有3種： (1)采用光學測量儀器，如激光跟蹤儀，iGPS?！ ?2)采用立體視覺測量系統(tǒng)，如雙目或多目視覺?！ ?3)采用力覺檢測系統(tǒng)，如加速度計等。 Premium航空技術公司在A350飛機碳纖維增強復合材料機身制造過程中，采用激光跟蹤儀引導兩臺工業(yè)機器人協(xié)同完成桁條粘貼任務，其18m長桁條的周向公差可達177。 mm。FANUC America公司采用集成多攝像頭、可遠程定位的iRVision視覺引導系統(tǒng)、安裝加速度計的學習振動控制系統(tǒng)(LVC)以及次級編碼器，共同作用構建了高精度解決方案。不僅通過數(shù)據(jù)修正使末端執(zhí)行器的振動降到最小，而且可以對不同位置上的同型工件進行相同的加工過程。既提高了機器人的生產效率，又節(jié)約了地面作業(yè)空間?！ 〕瞬捎酶呔鹊臏y量儀器外，建立定位誤差模型和補償算法也是提高定位精度的重要手段。德國寶捷自動化公司開發(fā)的包含校準工藝和補償方法的組合包在不使用外部測量儀器的情況下，讓一臺標準工業(yè)機器人的絕對定位精度達到177。國內北京航空航天大學、浙江大學、南京航空航天大學等高校的研究和實踐表明，采用末端伺服工業(yè)機器人是解決當前航空產品制造絕對定位精度的重要手段。 4 靈巧關節(jié)工業(yè)機器人 航空產品通常結構復雜、布局緊湊、而且潔凈度要求高，能夠進行裝配、檢測以及清理的工作空間非常有限，因此人工操作難度高，勞動強度大，效率低。常規(guī)的工業(yè)機器人系統(tǒng)關節(jié)尺寸大無法在狹小空間完成這類作業(yè)。仿象鼻、章魚須或蛇等柔性多節(jié)結構的靈巧關節(jié)工業(yè)機器人應運而生。英國OC Robotics公司為空中客車英國公司開發(fā)了系列蛇形臂機器人(圖8)，能夠鉆入機翼內部進行檢測、緊固和密封?！ C Robotics公司蛇
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