工业机器人在飞机数字化装配中的应用及分析

张星宇

【摘  要】随着我国科技技术的不断发展，工业机器人成了工业生产中非常重要的构成环节，工业机器人涉及到了多个不同的领域学科，它属于一种工业自动化生产设备，其中重点包含了机械系统、控制系统以及感应系统等多个复杂系统协调组成。

【关键词】工业机器人;飞机;数字化装配;应用

前言

工业机器人是科学技术进步和发展的代表性成果，是一种多个学科领域进行综合的产物，无论是电子计算机，或是通讯网络领域，工业机器人都有所涉及，并且是在这些领域发展的基础上诞生的。随着时代和科技的进步发展，工业机器人的性能也越来越强，并且在更多的领域都进行了应用，整个工业机器人的产业也越发的成熟。

1 我国工业机器人概况

当前我国在工业机器人技术的研究层次上不断提高，并且已经广泛的运用在我国各个工业产业生产领域中。在工业生产过程中对工业机器人的有效应用，大大提高了整个工业生产的效率和质量，同时还实现了原材料和人力成本的节约，有效提高了整个产品生产的安全性和高效率，通过对工业机器人的有效应用让传统的工业生产，以一种比较繁琐和高强度的劳动有效转化成为更加方便高效的生产模式，不但提高了产品生产的精确度，同时还提高了整个工业生产的效率以及安全性，对降低工人的劳动强度以及推动整个工业产业的快速发展有着重要的意义。在近几年的发展过程中，我国各大工业产业对工业机器人的应用程度越来越高，工业机器人在工作过程中可以长时间保持高精度和稳定性的工作，并且这也在我国各大工厂中成了非常常见的设备类型。通过工业机器人的有效应用，可以依照工业生产的具体需求，完成各种高难度的安装、焊接、喷漆以及运输等相关工作。工业机器人的应用领域包含了加工包装领域、汽车生产领域、电子元件制造领域以及化工生产等众多行业。当前我国很多大型的工业机器人生产单位已经具备了较高的机器人研发和生产经验，对工业机器人中一些比较关键的元器件可以实现自主生产，并且我国在工业机器人的制造产业发展规模上也在不断扩张，自身的功能越来越多。

2工业机器人发展趋势

2.1一体化发展趋势

一体化是当前工业机器人的尖端技术，将各个生产环节进行优化，节省一些不必要的步骤，来大大提升我们的生产效率，提升工业机器人的产量，并且在这个过程中能够节省很大一部分的资源，也是对环境和资源的一种变相保护，总而言之，一体化将会是工业机器人未来的主要发展趋势。

2.2精细化发展趋势

工业机器人技术是一种新型的技术形式，也将会是未来主要的生产方式之一，能够完成许多人类完成不了的工作，我们在进行工业机器人生产的过程中，数字化和自动化的操作模式必不可少，工业机器人技术正在朝着精细化發展。

1.3多领域发展趋势

工业机器人的生产并不是针对某一行业或者是某一领域来进行的，随着工业机器人技术的不断进步，生产效率也会逐步的提升，工业机器人将会在社会的多个领域进行应用，除了基础的工业制造之外，还会在医药以及交通等多个领域进行应用，实现多领域的发展趋势。

3机器人技术在飞机装配中的应用

3.1 快速逆向测量技术

客观来讲，大部分工业机器人操作时，想要对机器人运动轨迹与路径进行计算，需要在目标产品几何外形数据基础上来进行。然而，在航空维修过程中，许多上游企业会对技术进行封锁处理，碍于此方面的影响，不仅会导致目标产品原始图纸和数字化几何模型的缺失，而且获取几何外形数据信息时，也只能借助专业逆向测量设备对外形进行逆向测绘来获得。因此，如何以快速逆向数据处理和专业编辑技术的整合为载体实现对合格三维数模的获取是当下较为关键的技术。

3.2 机器视觉技术

机器视觉技术是指将机器人技术与照相测量技术整合起来的一种技术形式。通过上文阐述可知，航空装配过程中存在大量的目视检查工作，这也决定了其对于机器视觉技术需求的迫切性。从理论角度来讲，所有依靠目视方式来检查的内容，均能借助机器视觉技术来替代，且无论是质量还是效率方面都要远远高于目视模式。尤其对于效率方面来讲，其较以往传统目视方式提升是多倍的。就这一过程中涉及到的图像处理和后续软件开发定制而言，是构成该项技术的核心与关键，对此，也要将此作为需要突破的核心。

3.3 离线编程与仿真技术

机器人执行命令主要是靠程序来控制的，对传统示教编程进行审视可以得知，精读不高、效率低下是其最为突出的特征，同时，在完成与目标产品几何模型数据对接任务时也存在较大难度，这都是阻碍飞机装配过程中应用此项技术的重要阻碍。对此，要确保机器人始终处于精确性和柔性化控制当中，确保其与各种限制条件的契合性并顺利应用，规避有可能发生的碰撞与干涉，着重促进编程效率的提升，因此，深入研究和应用机器人离线编程系统尤为迫切。

3.4 高精度测量定位技术

整机喷漆是飞机装配中的特殊过程，其工作范围也远远大于主流工业机器人的工作半径，具有作业区域大等特征。同时，其对于精读要求也较高，这是现有工业机器人不能达到的。鉴于此，就要借助高精度测量装置的辅助作用，实现对机器人末端执行器的有效引导，以此促进运动轨迹伺服控制的实现。从现阶段来讲，除了可以对传统激光跟踪仪予以运用外，还可以将室内 GPS 进行充分的应用，尤其对于大尺寸测量来讲，其适用性更强，一方面能够以整体作业空间为范围建立测量场，另一方面还能在满足现场需求的基础上，使机器人数量有所增长的同时减少其额外测量费用，相应的在固定工装投入的费用也能得到有效的控制。

结束语

纵观工业机器人的发展历史，我们国家虽然起步较慢，但是拥有者技术和政策上的支持，所以还保持着乐观的态度，减速机、伺服驱动器和控制系统将是工业机器人未来发展的主要方向，我们应当针对现有的不足，进行深入研究，最终推动工业机器人技术的发展。

参考文献：

[1]解倩靓.工业机器人在飞机数字化装配中的应用及分析[J].现代制造技术与装备，2019（01）：105-106.

[2]赵学安.机器人镗孔技术在飞机上的运用与研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2016.

（作者单位：中航飞机股份有限公司）