航空制造机器人现状与发展趋势

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1、专稿FEATURE*航空制造机器人现状与发展趋势CurrentStatusandDevelopmentTrendofAviationManufacturingRobot清华大学机械工程系 王国磊 吴 丹陈 恳近年来，国内航空制造企业纷纷通过成品采购、自主研制、与科研院所联合研制等手段在航空产品制造中引入工业机器人，并已经取得了较为丰硕的成果和长足的进步。本文在总结这些应用和成果的基础上，通过分析和梳理航空制造对工业机器人的需求和亟待解决的关键技术，对未来航空制造领域工业机器人的发展趋势进行探讨，旨在抛砖引玉，引发

2、业内人士对该问题的广泛思考。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.10.026备多、工装复杂、工艺流程多变、制造传统手工制孔以风钻钻孔为主，王国磊环境要求高，且具有多品种、小批量、存在孔位精度低、加工工序长、加工博士，清华大学机器人及自动化设计制造并行等特点。因此，航空制质量控制困难等缺点，因此制孔成为实验室助理研究员，研究领域为机器造对工业机器人的结构、可靠性、开航空制造领域最早应用自动化技术人技术、智能制造技术与装备，近年来一直围绕航空制造领域开展特种机器放性、运动精度和动态特性

3、等核心性的环节，制孔机器人已经广泛应用于人与先进制造装备的研究。参与、承能提出了更高的要求。波音、空客的生产线，从效果上来看，担国家自然科学基金项目等相关课题近年来，国内航空制造企业纷纷制孔效率可以达到人工的6~10倍。10余项，在国内外重要期刊及学术会通过成品采购、自主研制、与科研院所目前，国外已经有成熟的产品和专业议上发表论文10余篇。联合研制等手段在航空产品制造中引制造商出现，例如美国Gemcor公司、入工业机器人，并已经取得了较为丰EI公司、德国Broetje公司、西班牙的利用工业机器人提高产品质量、硕的

4、成果和长足的进步。本文在总M.Torres公司等。节约劳动力、降低制造成本、升级企结这些应用和成果的基础上，通过分国内的自动化制孔应用还多限业生产模式、提高企业竞争力已经在析和梳理航空制造对工业机器人的于零部件级别，在大部件、机身的自制造企业成为共识。然而，航空产品需求和亟待解决的关键技术，对未来动化制孔方面相对滞后，因此目前各制造与传统制造业有很大不同，其产航空制造领域工业机器人的发展趋大航空制造企业都在积极推动大型品尺寸大、载荷重、材料特殊、结构复势进行探讨，旨在抛砖引玉，引发业数字化制孔设备的研发和工程应用

5、。杂、性能指标精度高，其生产专用装内人士对该问题的广泛思考。机器人自动化制孔的关键技术[1-4]包括：*　国家自然科学基金项目（61403226）和摩应用现状（1）制孔精度保证。现代飞机擦学国家重点实验室项目（SKLT09A03）资助。1自动化制孔与连接更加强调结构的长寿命、隐身性和互26航空制造技术·2015年第10期专稿FEATURE换性要求，对孔位精度、孔径精度和制的机器人飞机精整系统（Robotic[5]锪窝深度等要求越来越高，而传统AircraftFinishingSystem，RAFS），的工业机器人

6、定位精度最高能达到该系统由飞机定位系统、涂料输送系±0.3mm左右，无法满足高孔位精度统、三坐标导轨、3个六轴喷涂机器的制孔要求。借助高精度测量设备人以及离线编程系统等组成，可完引导末端执行器实现精确位置伺服、成F-35整个机身外表的自动化喷涂光视力觉多传感器的在线融合反馈（图1）。国内近年来在自动化喷涂控制、颤振抑制、动态误差补偿等都设备研制方面进展迅速。如清华大图1应用于F-35战机的RAFS系统是提高制孔精度的关键技术。学机器人与自动化技术及装备研究（2）多功能末端执行器。为了室先后研制了一系列具有自主知识

7、元，借助变位机构扩大机器人的运动满足制孔精度和表面质量要求，保证产权的超长特种喷涂机器人和大型范围，并对大型曲面进行分块，利用加工稳定性，并满足自动化制孔对刀多机器人喷涂系统，在喷涂机器人结机器人逐一地进行喷涂。因此，需要具冷却润滑、切屑吸排、刀具磨损破构、控制、测量、软件、工艺和系统集对机器人工作空间分析、曲面最优分损监控的要求，自动制孔系统的末端成方面形成了一定的研究特色和技割、面块间喷涂轨迹搭接、机器人站执行器需要具有高精度进给、压紧、术优势（图2和图3），并已经取得了位优化等关键问题进行研究。[6-8]法

8、矢测量、锪窝深度控制、钻削轴向工程应用。（2）快速离线编程和运动仿真力检测、刀具微量润滑、吸排屑以及机器人喷涂与精整的关键技术技术。航空产品单件、小批的生产模[9-11]加工过程监控等功能。包括：式使得喷涂机器人的作业对象经常发（3）难加工材料制孔工艺技术。（1）大型、复杂曲面喷涂作业规生变化，因此机器人离线编程的效率现代飞机大量采用的碳纤维复合材划技术。对于大尺寸航空产