西北工业大学学科前沿技术讲座大作业-工业机器人技术在飞机装配

1、西北工业大学学科前沿技术讲座大作业-工业机器人技术在飞机装配 工业机器人技术在飞机装配中的应用和发现 70 年代初，全球开发了第一台电气机器人，这项技术在恶劣环境下替代了人工劳动，比如点焊、弧焊和搬运，创造了一个大型作业空间和巨大柔性。随着当今飞机结构设计复杂性的增加及数字化装配技术难度的提高，越来越多的依靠人力手工完成的装配工作或其他复杂制造环节的工作已无法继续按传统的方式实现。而随着集成制造技术发展起来的工业机器人技术，则开始被航空制造业所关注和运用。 经查询相关资料，飞机装配中的主要工作环节可分为以下五部分： （1）壁板级装配环节；（2）半壳体装配；（3）部段舱段装配；（4）舱段对接装配

2、；（5）翼身对接装配。 我国xxxx年代，开始对机器人技术进行研究和开发，目前仍然没有形成完整的自主研发的实用性技术体系。在航空领域还没有针对飞机装配特定环节的专用机器人、机械臂，我国航空企业所使用的机器人系统绝大多数都是国外采购，国内并无该方面的自主研发设备和技术。并且，由于航空工业的高精度、高效率、低成本等要求，使得该系统技术还未能在航空专用制造领域中被充分利用。 然而，机器人灵巧，柔性好；应用广泛，用途多；体积小，机动性好；环境适应性强，生产效率高；制造成本低，批量大；便于维护，服务成本低的特点使得其在飞机装配中的重要性越来越明显。 工业机器人具体包括以下8 项主要技术： （1）自动化切

3、割 切割机器人能满足切割零件高精度的要求，完成高质量工作，它包括火焰切割、等离子切割和激光切割等，也可以实现对飞机壁板的自动化修边，采用工业智能机器人能够更高效、更便捷、更精准地完成零组件切边工作。 （2）机器人自动制孔与连接技术 机器人自动制孔由机器人完成末端执行器的精确定位和定姿，由末端执行器完成钻头的旋转及进给，由监测及标定系统对加工过程及定位精度进行实时测量，整个系统由中央控制器控制工艺顺序，跟踪数据。 （3）测量辅助机器人数字化装配定位 机器人装配系统的核心技术有虚拟仿真、定位定姿、实时监视跟踪。采用机器人进行搬运和移动飞机产品零部件到准确的装配位置，不仅提高了装配移动定位的准确性和

4、自动化程度，还大大提高了装配制造的效率，节省了人力物力。这已经在波音787、a380 等项目上使用。 （4）机器人检测、探伤 测试过程是将气压或气流传感器分别安置在机翼的一系列测量点上，通过这些测量点上的压差中可推断出气流的角度，从而判断机翼承载面的合理性。采用机器人就可以避免传统的龙门架式系统的缺点，可以按照预定轨迹将传感器连续送至预定位置，系统灵活性好，重复精度高。 （5）涂覆 世界上最大的机器人涂覆自动化系统是由诺斯罗普?格鲁门公司研制rafs，它由3个固定在地面的机器人和1个可移动的机器人构成，用于b2轰炸机机体的表面涂覆。机器人涂覆自动化的优势有：涂覆的一致性、产品质量、节省材料、环

5、保和安全。 （6）自动注胶 由于飞机气密性的严格要求，每个孔和缝隙处都必须进行注胶和涂密封胶。工作量相当大，而且当钻铆、对接等装配工作自动化之后，如果还采用人工涂胶，不仅效率得不到提高，还浪费了人力物力。采用工业智能机器人后，使涂胶和点胶的工作效率显著提高，并大幅降低了人工成本。 （7）自动化打磨 打磨机器人具有定位精度高、复杂路线设定、打磨受力可控和可在危险环境下持续工作等优点。整个系统的关键就是利用反求工程对工件的三维轮廓表面进行建模，通过离线编程和仿真软件优化出合理的工作路径，然后根据这些路径迅速自动生成机器人的控制代码。在某些场合还要求对机器人实施力控制。 （8）机器人数字化柔性装配线平台 机器人柔性装配系统根据激光辅助定位系统提供的相对位姿关系，在视觉跟踪系统的 监视之下，由中央控制器控制机器人完成输送、定位、铆接、螺钉连接等装配工作。工业机器人作为柔性装配系统中一个不可分割的部分，能有效提高装配效率和装配质量、降低装配成本。目前，在f-16、f/a-18、c-130等型号飞机装配中，已经看到机器人装配的身影。 我校是我国唯一一所以发展航空、航天、航海工程教育和科学研究为特色，以工理为主，管、文、经、法统筹发展的研究型、多科性、开放式的科学技术大学。我们学习的课程大多与飞机制造和装配有关，而授课的老师大多数都在研究工业机器人或者与西飞、西航等航空企业有合作项目。耳闻目濡