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航空制造推動(dòng)新概念機(jī)器人發(fā)展（下）

2019-05-28 11:56

4．自由移動(dòng)協(xié)作機(jī)器人

一是基于大型移動(dòng)平臺(tái)的傳統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)，全向平臺(tái)具備高剛度、高定位精度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，其上安裝高精度機(jī)器人和可互換的多功能末端執(zhí)行器，不同系統(tǒng)之間可以協(xié)作并且具備持續(xù)工藝監(jiān)測功能，防止錯(cuò)誤和碰撞發(fā)生。2013年起，弗勞恩霍夫制造技術(shù)與先進(jìn)材料研究所通過“大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)高效高生產(chǎn)率精密加工”（ProsihP II）項(xiàng)目開發(fā)了一個(gè)模塊化、自適應(yīng)、可移動(dòng)機(jī)器人智能銑削系統(tǒng)，并且2016年成功地在空客A320垂尾整體壁板上進(jìn)行了試驗(yàn)，多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)操作可以加工30m的機(jī)翼和機(jī)身主結(jié)構(gòu)。2016年，波音787后機(jī)身47和48段裝配開始使用與Electroimpact公司合作開發(fā)的Quadbots多機(jī)器人協(xié)同裝配系統(tǒng)，系統(tǒng)由4臺(tái)裝配機(jī)器人組成并且采用防撞功能支撐協(xié)作，每個(gè)機(jī)器人都可以鉆孔、锪孔、檢測孔質(zhì)量、涂覆密封劑和安裝緊固件，可將裝配效率提升30％，波音正考慮引入第5臺(tái)機(jī)器人以便執(zhí)行測試和預(yù)先維修不會(huì)影響生產(chǎn)。此外，2016年波音還獲得了一項(xiàng)“機(jī)身自動(dòng)化制造廠”專利，車間地板以RFID標(biāo)識(shí)出六個(gè)裝配單元，鉆鉚機(jī)器人、柔性簡易工裝都是可移動(dòng)的，平時(shí)存放在等候區(qū)，中央控制臺(tái)基于生產(chǎn)速度和訂單分派任務(wù)，通過運(yùn)送部件的AGV控制工作和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，AGV可自主地根據(jù)任務(wù)在等候區(qū)和各單元之間搬運(yùn)機(jī)器人和工裝，實(shí)現(xiàn)更廣泛意義上的機(jī)機(jī)協(xié)作以及裝配的自主化。

ProsihP II機(jī)器人（德國弗勞恩霍夫研究院圖片）

Quadbots機(jī)器人（美國波音公司圖片）

二是基于靈巧移動(dòng)平臺(tái)的類人機(jī)器人系統(tǒng)，類人機(jī)器人直接集成在一個(gè)小體積全向平臺(tái)上，提供至少10個(gè)自由度，與人類一起從事各種復(fù)雜任務(wù)，可以說代表了協(xié)作機(jī)器人的最高水平。庫卡公司自2008年起開始推廣其omniRob移動(dòng)機(jī)器人，機(jī)器人在類似AVG的靈巧平臺(tái)上集成了LBR iiwa，DLR的自主工業(yè)移動(dòng)機(jī)械手（AIMM）對omniRob進(jìn)行了優(yōu)化，安裝了集成立體攝像頭的傾轉(zhuǎn)盤單元和圖案投影儀、基于FPGA的立體視覺處理器，能夠在未知地形工作并且響應(yīng)多種任務(wù)，實(shí)現(xiàn)自主化運(yùn)行。2016年，英國GKN航宇旗下�？撕娇战Y(jié)構(gòu)和起落架業(yè)務(wù)部分別基于omniRob開展了人機(jī)協(xié)作研究，航空結(jié)構(gòu)部針對A350外襟翼，讓機(jī)器人拾起自動(dòng)鉆孔單元并將其插入鉆孔夾具，從這類簡單任務(wù)中解放老員工去從事更加復(fù)雜的任務(wù)；起落架部利用機(jī)器人在套管上均勻涂覆無泡沫的密封劑滴，減少操作時(shí)間并提升可重復(fù)性。2015年，由弗勞恩霍夫工廠運(yùn)行與自動(dòng)化研究所聯(lián)合空客和FACC等開展的歐盟框架計(jì)劃“工業(yè)用先進(jìn)協(xié)作機(jī)器人驗(yàn)證”項(xiàng)目對其開發(fā)的原型移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了真實(shí)條件下的試驗(yàn)，系統(tǒng)基于ominRob開發(fā)并增加了抬升樞軸單元，使其自由度達(dá)到了12個(gè)，可以自由地執(zhí)行多種裝配任務(wù)，比如涂覆密封劑、搬運(yùn)、檢測等，極大減輕工人壓力；系統(tǒng)還集成了3對立體攝像頭監(jiān)測系統(tǒng)和帶緩沖層的觸覺傳感器，能夠感知并避免任何碰撞，進(jìn)一步提升安全性�？湛驮凇拔磥硌b配”計(jì)劃中與安川電機(jī)合作，利用其HIRO雙臂擬人機(jī)器人來執(zhí)行A380方向舵梁的人機(jī)協(xié)作裝配，實(shí)施抓取、插入和預(yù)裝鉚釘?shù)茹T接任務(wù)，成為歐洲工業(yè)中首個(gè)與人類并肩工作的擬人機(jī)器人，讓人機(jī)協(xié)作看起來更具人工智能，這種機(jī)器人目前擴(kuò)展到了A350平尾翼盒裝配線。