产学研用,促进航空特种机器人应用——访清华大学首席研究员陈恳教授

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1、产学研用，促进航空特种机器人应用一一访清华大学首席研宄员陈恳教授海山Industry-University-ResearchCollaboration,PromotetheApplicationofAviationSpecialRobots陈恳CHENKen清华大学首席研宄员LeadResearcherofTsinghuaUniversity机器人及自动化团队负责人LeaderofRoboticsandAutomationTeam清华大学机械工程系教授，博士生导师，机器人学科首席研宄员，国务院政府特殊津贴专家，机械学位委员会副主席，高端装备研宄院专业委员会主席和机

2、器人工程所所长，航空先进制造装备及自动化联合研究中心主任。己完成机器人与自动化相关领域国家与国防重大型号科研项A70余项，获得国家和国防发明专利80余项，发表学术论文200余篇，出版学术专著与教材8部，获中国首届青年科技奖、中国机械工业科技一等奖，以及多项国防科技、解放军、中航工业、北京市和清华大学成果一、二、三等奖项。中国航空/宇航/自动化/标准化/等学会机器人专业委员或理事、清华机器人技术与产业协同创新联盟理事长、《机器人》杂志编委、教育部机械学科指导委员和国防学部委员。:请简单介绍一下清华大学机器人及自动化团队在航空领域的重点研究方向及内容。陈恳:机器人及自

3、动化团队在航空领域的主要研宄分为航空特种机器人表面涂装和航空数字化制造技术及相关自动化装备两大方向，涉及面较广。从航空特种机器人表面涂装来看，航空产品具有喷涂形状复杂、尺寸大、对喷涂质量要求高的特点，我们的团队从最开始主要帮助企业解决进气道的涂覆问题，到现在的整机外表面喷涂，进而推广到大型零部件喷涂，从设备到控制、检测、工艺，我们已经形成了自己的知识产权以及一套完整的智能特种机器人喷涂技术体系。在航空数字化制造及自动化装备方面，如何将机器人用在数字化装备上，如何利用机器人技术来解决飞机数字化装配中部装、总装的特殊需求，如何将机器人技术和传统的制造方式结合起来，从而

4、适应各种飞机制造生产要求，解决技术难题，提升航空制造技术装备水平，促进学科发展与创新是我们团队的主耍研宄方向与特色之一。:您的团队在2005年进入航空领域，从学术研宄到工程应用转化做了哪些工作？陈恳:通过W家重大需求的牵引，把高校已经掌握的理论技术，以及创新优势和国家目前的具体需求结合起来，在结合过程中，解决关键技术，研制新装备，并通过工程实践与提炼，推动相关理论与技术创新。基础理论研究要保持延续性,特别是跟航空企业合作，国家航空发展非常快，对我们来说，项目进行过程中，不管是从学生的培养，老师的学术水平，还是论文的发表，后续的研究都是不间断的。在国家重大需求的大背

5、景下做理论和技术创新，将企业需求变成整体方案，变成解决企业难题的技术途径与方法及新装备，这就解决了我们的理论和技术发展方向问题，同时也把研宄成果转换成为了工程问题的解决方案和实施技术。:团队致力于先进制造工艺的优化，请问在待种材料加工工艺方面进行了哪些研宄？陈恳:我们的团队研宄特种机器人技术在航空产品涂装与数字化制造及装配领域的系统设计、控制、自动作业规划、测量与集成、自动化实施工艺等问题，涉及飞机的机器人涂装与数字化装配系统结构优化设计、移动式冗余特种多机器人系统智能作业规划与安全避碰、机器人化无型架柔性定位系统设计开发、复杂数字化系统的集成与智能控制、机器人数

6、字化制孔与装配、机器人喷涂与数字化制造过程的测量与精度补偿，以及机器人自动化作业工艺设计与参数优化等关键技术。特别是高端机器人装备在企业应用之后，与传统手工是不一样的，工艺规程与参数，比如机器人末端喷枪或制孔刀具工艺参数的设置、寿命及故障检测等，都需耍通过大量工艺试验研宄确定。其中一部分工艺试验，可通过学校内我们团队自己开发的平台来实现，除此之外，还需要通过企业生产线，需要和企业车间技术人员反复沟通，进行大量的工艺试验，共同来研究用上新设备之后工艺怎么做。我们的研究不涉及材料本身，只做工艺研究，例如喷涂方面，研究怎么达到满足要求的喷涂质量；比如机械手臂，研允运转速

7、度、喷枪距离和压力流量控制等。具体到复合材料叠层机器人制孔，涉及一个分层、撕裂、错孔和毛刺以及精度等加工与装配质量的问题，所以必须将刀具转速、角度、压力等工艺问题通过试验确定预先解决后才可实际应用。相同类工艺冇些参数是可调用的，但是需要长期、大量积累，而且如果工艺变化太大，哪怕是以前研宂过的，也要预先试一次。新的设备或新的飞机型号，摸索工艺吋间就会长些，而同型号飞机，有些参数是可以直接用的，只需要验证性的试验，试验时间也就短些。涂料成分对工艺摸索也有影响，特别是特种涂料，易沉淀，不同温度变化对粘度、流动性和均匀度都有影响。:作为团队的负责人，请谈谈在培养学生过程中

8、的心得。陈