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航空制造领域对工业机器人有这些要求

发布时间:2021-05-29    来源:亚博APP43535

本文摘要:随着工业机器人在航空生产领域应用于的渐渐了解,一些严重不足也开始呈现出出来,例如作业规划和干预碰撞检测的自动化程度较低、定位标定和离线编程等生产打算时间宽、对作业柔性和可扩展性考虑到严重不足造成设备利用率不高等,在航空产品单件小批生产模式下有时无法反映出有机器人的优势。

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随着工业机器人在航空生产领域应用于的渐渐了解,一些严重不足也开始呈现出出来,例如作业规划和干预碰撞检测的自动化程度较低、定位标定和离线编程等生产打算时间宽、对作业柔性和可扩展性考虑到严重不足造成设备利用率不高等,在航空产品单件小批生产模式下有时无法反映出有机器人的优势。因此,未来航空生产领域的工业机器人必须更佳地适应环境单件、小批生产模式下多变的任务市场需求、简单的场地环境,提升定位及运动精度,延长离线编程和生产打算时间,提升设备利用率等,确实充分发挥出有机器人的优势和特点。下列技术将沦为共性的关键使能技术。

高精度测量定位技术工业机器人的反复定位精度低而意味著定位精度较低,无法符合飞机数字化组装中意味著定位精度拒绝,因此必须高精度测量装置引领机器人末端执行器构建运动轨迹的控制器掌控。目前来看,大范围测量主要用于激光追踪仪和iGPS 等,局部测量中单目视觉、双目视觉、手眼视觉、激光测距传感器等各有所长,在某些类似场合下,声觉、力觉传感器也有用武之地。

可以意识到的是,多传感器信息融合技术终将获得更进一步发展。末端精度补偿技术机器人末端精度不受运动学插补、机器人阻抗、刚性、机械间隙、刀具磨损、热效应等多种因素的影响,因此除了使用高精度的测量仪器外,创建定位误差模型和补偿算法也是提升定位精度的最重要手段。为此,必须对机器人的关节刚性、方位误差、温度引发的变形等展开参数识别,取得误差模型或误差矩阵,进而通过精度补偿算法对末端执行器的定位获取控制器修正。

智能规划技术机器人是自动化的载体,无论是钻孔、喷涂、焊、切割成、组装还是涂胶、点胶,最后都依赖机器人末端严苛按照预计轨迹运动已完成作业,因此轨迹规划的结果直接影响机器人的工作效能和效率,而轨迹规划的效率和自动化程度则直接影响生产打算时间。在对工艺了解理解的基础上,构建自动路径规划、机器人轨迹优化、自动干预校验、工艺参数与过程优化是一个最重要的研究方向。

为了提升机器人的智能化程度,诸如专家系统、模糊不清系统、演化计算出来、群计算出来、机器学习、神经网络等人工智能方法将被大量引进,而图像识别、语音辨识、语音合成、自然语言解读等技术也不会被普遍应用于减少、改进嵌入式方式。此外,云计算、大数据等技术的较慢发展,资源共享、科学知识分享、数据挖掘等理念为提升机器人的分析、决策和协作能力获取了新的思路。

机器人控制技术由于工业机器人是一个非线性、多变量的掌控对象,融合方位、力矩、力、视觉等信息反馈,柔弱掌控、力位混合掌控、视觉控制器掌控等方法获得了大量应用于和研究,面临高速度、高精度、轻载荷的作业市场需求,机器人的掌控方法仍将是研究重点。机器人本体结构创意设计由于航空产品结构的特殊性,传统的工业机器人有时无法符合市场需求,随着机器人技术在航空生产领域的渐渐了解,对专用、特种、非标机器人的市场需求更加多,这意味著必须针对具体任务展开本体结构的创意设计,不断扩大机器人的应用领域。可重构柔性加工单元技术在飞机的生产和组装中,工装型架数量多、尺寸大、种类多,是一笔相当大的支出。未来的工装将使用模块化设计,通过移动各种动态模块转变工装格局,适应环境有所不同尺寸和类型的产品。

空客公司正在研制的“无型架数字化组装技术中心”就是该理念的产物,该中心是一个硬、硬件结合的组装工作站,融合了一体化数字工装和各项组装、调整、检测技术,可大大提高飞机组装效率。数字化生产体系反对技术在以基于模型定义(Model Based Definition, MBD)为核心的数字化工艺设计和产品生产模式下,由三维设计数模分别为首长成的三维工艺数模、工装数模和检验数模沦为机器人作业规划和离线编程的依据,因此基于三维数模的作业规划、基于轻量化模型的组装过程可视化、基于MBD 的数字化检测和基于MBD 的构建数据管理功能不可或缺。此外,未来的机器人离线编程和控制系统必须更为对外开放,还包括反对标准三维数据格式、获取标准化的数据采访模块、与生产信息化系统网络等。预示着这些关键技术的突破和变革,未来的航空生产机器人将向智能化、柔性化、灵活化、协作简化的方向发展,以适应环境航空制造业日新月异的发展和不断涌现的新市场需求:(1)智能化。

现有工业机器人必须通过人工示教或离线编程才能继续执行作业。提升定位标定、作业规划和碰撞检测的智能程度,以延长生产打算时间,是未来工业机器人的一个最重要发展方向,人们甚至期望未来的机器人需要对自身的不道德展开动态规划和掌控,独立自主地已完成工作,而不是意味着局限于动作反复。(2)柔性化。

传统工业机器人执着速度和精度,其重量大、体积大、功耗大、刚性大,但在某些类似场合下,具备关节力反馈能力和关节柔性的轻质机器人因其可调小、低功耗、较高阻抗/ 可调比和不具备柔弱控制能力等特点极具优势。(3)灵活化。航空生产常常必须在简单、隐密的产品空间内部展开作业,比如飞机壁板内部的监测、标准件紧固及密封,以及进气道的测量、加装、喷涂、检验等,关节式校验维度机器人因其工作空间大、灵活性高等特点而呈现较好前景。

在行走机构方面,工业机器人大多使用轨道结构,闲置工作空间和地面大,厂房投放和确保成本高。在轮式或履带式移动平台上加装工业机器人,从而超过环绕零件移动生产的目的称得上一种更加经济的办法。

利用真空导电装置等构建工件表面攀援的乌龟机器人也有一点注目。(4)协作化。双臂或多臂机器人更加受到国内外众多科研机构的高度重视,ABB、KUKA、YASKAWA等国际著名机器人制造商争相积极开展了涉及产品的研制,目前早已有利用双臂协商机器人展开航空复合材料自动铺放的报导。另外,尽管机器人技术的发展日新月异,但却是不有可能几乎代替人,将机器人构建到生产中,使机器人与人并肩作战工作,避免人机之间的防水隔绝,将人从非常简单乏味的工作中解放出来,进而专门从事更加有附加值的工作,仍然是人们心目中最理想和最不具吸引力的航空生产模式。

2012 年底,德国、奥地利、西班牙等国家在欧盟第七框架计划“未来工厂”项目的资助下牵头发动VALERI 计划,其目的就是构建机器人先进设备辨识和人机协同操作者。空客也在其飞机装配的未来探寻(FUTURASSY)项目中作出了大胆尝试,将日本川田工业株式会社研制的人型双臂机器人应用于A380方向舵装配工作站,与普通人类员工一起展开銲接工作。结束语我国航空制造业正处于高速发展阶段,新材料、新工艺的大大经常出现和高质量、低成本、柔性化生产的市场需求使得企业迫切需要技术和设备升级改建,因此十分期望工业机器人技术的更进一步发展,同时机器人技术与基础理论研究的变革也为工业机器人在航空制造业获得注目获取了机遇。可以意识到的是,在我国大力发展航空技术的时代背景下,工业机器人终将在航空生产领域充分发挥更大的起到。


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