【編者按】盡管機器人技術的發(fā)展日新月異，但畢竟不可能完全取代人卡涮，將機器人集成到生產(chǎn)中，使機器人與人并肩工作盘挠，消除人機之間的防護隔離饼簸，將人從簡單枯燥的工作中解放出來，進而從事更有附加值的工作遗挚，一直是人們心目中最理想和最具吸引力的航空制造模式倾皿。工業(yè)機器人必將在航空制造領域發(fā)揮更大的作用。

隨著工業(yè)機器人在航空制造領域應用的逐漸深入勃犬，一些不足也開始呈現(xiàn)出來惩阶，例如作業(yè)規(guī)劃和干涉碰撞檢測的自動化程度低、定位標定和離線編程等生產(chǎn)準備時間長扣汪、對作業(yè)柔性和可拓展性考慮不足導致設備利用率不高等断楷，在航空產(chǎn)品單件小批生產(chǎn)模式下有時無法體現(xiàn)出機器人的優(yōu)勢。

因此崭别，未來航空制造領域的工業(yè)機器人需要更好地適應單件冬筒、小批生產(chǎn)模式下多變的任務需求、復雜的場地環(huán)境茅主，提高定位及運動精度舞痰，縮短離線編程和生產(chǎn)準備時間土榴，提高設備利用率等，真正發(fā)揮出機器人的優(yōu)勢和特點响牛。下列技術將成為共性的關鍵使能技術玷禽。

高精度測量定位技術

工業(yè)機器人的重復定位精度高而絕對定位精度低，無法滿足飛機數(shù)字化裝配中絕對定位精度要求呀打，因此需要高精度測量裝置引導機器人末端執(zhí)行器實現(xiàn)運動軌跡的伺服控制矢赁。目前來看，大范圍測量主要使用激光跟蹤儀和iGPS 等贬丛，局部測量中單目視覺蹈瑟、雙目視覺、手眼視覺莹宁、激光測距傳感器等各有所長圾峭，在某些特殊場合下嚎蛀，聲覺审腺、力覺傳感器也有用武之地＄制瑁可以預見的是确列，多傳感器信息融合技術必將得到進一步發(fā)展。

末端精度補償技術

機器人末端精度受運動學插補肥稠、機器人負載我昵、剛度、機械間隙玫桅、刀具磨損芬角、熱效應等多種因素的影響，因此除了采用高精度的測量儀器外哭振，建立定位誤差模型和補償算法也是提高定位精度的重要手段彻秆。為此，需要對機器人的關節(jié)剛度结闸、位置誤差唇兑、溫度引起的變形等進行參數(shù)辨識，獲得誤差模型或誤差矩陣桦锄，進而通過精度補償算法對末端執(zhí)行器的定位提供伺服修正扎附。

智能規(guī)劃技術

機器人是自動化的載體，無論是鉆孔结耀、噴涂留夜、焊接、切割图甜、裝配還是涂膠碍粥、點膠慰枕，最終都依靠機器人末端嚴格按照預定軌跡運動完成作業(yè)，因此軌跡規(guī)劃的結果直接影響機器人的工作效能和效率即纲，而軌跡規(guī)劃的效率和自動化程度則直接影響生產(chǎn)準備時間具帮。在對工藝深入了解的基礎上，實現(xiàn)自動路徑規(guī)劃低斋、機器人軌跡優(yōu)化停迫、自動干涉校驗、工藝參數(shù)與過程優(yōu)化是一個重要的研究方向司逗。

為了提高機器人的智能化程度擎若，諸如專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)改佛、進化計算漂肖、群計算、機器學習遵奇、神經(jīng)網(wǎng)絡等人工智能方法將被大量引入躯括，而圖像識別、語音識別杏恍、語音合成轮昧、自然語言理解等技術也會被廣泛應用于增加、改良人機交互方式胆狐。此外熟排，云計算、大數(shù)據(jù)等技術的快速發(fā)展虱而，資源共享筏餐、知識共享、數(shù)據(jù)挖掘等理念為提高機器人的分析牡拇、決策和協(xié)作能力提供了新的思路魁瞪。

機器人控制技術

由于工業(yè)機器人是一個非線性、多變量的控制對象诅迷，結合位置佩番、力矩、力罢杉、視覺等信息反饋趟畏，柔順控制、力位混合控制滩租、視覺伺服控制等方法得到了大量應用和研究赋秀，面對高速度、高精度律想、重載荷的作業(yè)需求猎莲，機器人的控制方法仍將是研究重點绍弟。

機器人本體結構創(chuàng)新設計

由于航空產(chǎn)品結構的特殊性，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人有時無法滿足需求石阵，隨著機器人技術在航空制造領域的逐漸深入郁表，對專用、特種豌楷、非標機器人的需求越來越多罕腿，這意味著需要針對具體任務進行本體結構的創(chuàng)新設計，擴大機器人的應用領域彭倡。

可重構柔性加工單元技術

在飛機的制造和裝配中看群，工裝型架數(shù)量多、尺寸大赴笨、種類多涯锅，是一筆很大的開銷。未來的工裝將采用模塊化設計忆键，通過移動各種動態(tài)模塊改變工裝格局漱南，適應不同尺寸和類型的產(chǎn)品∧笳拢空客公司正在研制的“無型架數(shù)字化裝配技術中心”就是該理念的產(chǎn)物蔗彤，該中心是一個軟川梅、硬件相結合的裝配工作站疯兼，融合了一體化數(shù)字工裝和各項裝配、調(diào)整贫途、檢測技術吧彪，可大大提高飛機裝配效率。

數(shù)字化制造體系支持技術

在以基于模型定義（Model Based Definition丢早， MBD）為核心的數(shù)字化工藝設計和產(chǎn)品制造模式下姨裸，由三維設計數(shù)模分別派生出的三維工藝數(shù)模、工裝數(shù)模和檢驗數(shù)模成為機器人作業(yè)規(guī)劃和離線編程的依據(jù)怨酝，因此基于三維數(shù)模的作業(yè)規(guī)劃傀缩、基于輕量化模型的裝配過程可視化、基于MBD 的數(shù)字化檢測和基于MBD 的集成數(shù)據(jù)管理功能不可或缺农猬。此外赡艰，未來的機器人離線編程和控制系統(tǒng)需要更加開放，包括支持標準三維數(shù)據(jù)格式斤葱、提供標準化的數(shù)據(jù)訪問接口慷垮、與制造信息化系統(tǒng)互聯(lián)等。

伴隨著這些關鍵技術的突破和進步帮廉，未來的航空制造機器人將向智能化徽榄、柔性化阐赖、靈巧化、協(xié)作化的方向發(fā)展胰薪，以適應航空制造業(yè)日新月異的發(fā)展和不斷涌現(xiàn)的新需求：

（1）智能化〗跃耍現(xiàn)有工業(yè)機器人需要通過人工示教或離線編程才能執(zhí)行作業(yè)。提高定位標定蓄士、作業(yè)規(guī)劃和碰撞檢測的智能程度隶俄，以縮短生產(chǎn)準備時間，是未來工業(yè)機器人的一個重要發(fā)展方向椅豆，人們甚至希望未來的機器人能夠?qū)ψ陨淼男袨檫M行實時規(guī)劃和控制剿蹦，獨立自主地完成工作，而不是僅僅局限于動作重復沽叠。

（2）柔性化叹盼。傳統(tǒng)工業(yè)機器人追求速度和精度，其重量大菊榨、體積大运杭、功耗大、剛性大函卒，但在某些特殊場合下辆憔，具有關節(jié)力反饋能力和關節(jié)柔性的輕質(zhì)機器人因其自重小、低功耗报嵌、較高負載／ 自重比和具備柔順控制能力等特點更具優(yōu)勢虱咧。

（3）靈巧化。航空制造經(jīng)常需要在復雜锚国、隱蔽的產(chǎn)品空間內(nèi)部進行作業(yè)腕巡，比如飛機壁板內(nèi)部的監(jiān)測、標準件緊固及密封血筑，以及進氣道的測量绘沉、安裝、噴涂豺总、檢驗等车伞，關節(jié)式冗余自由度機器人因其工作空間大、靈活性高等特點而呈現(xiàn)出良好前景喻喳。

在行走機構方面关读，工業(yè)機器人大多采用軌道結構，占用工作空間和地面大幔膝，廠房投入和維護成本高茅铺。在輪式或履帶式移動平臺上安裝工業(yè)機器人，從而達到圍繞零件移動制造的目的不失為一種更經(jīng)濟的辦法抑驹。利用真空吸附裝置等實現(xiàn)工件表面攀附的爬行機器人也值得關注毕模。

（4）協(xié)作化昵诅。雙臂或多臂機器人越來越受到國內(nèi)外眾多科研機構的高度重視，ABB腌哎、KUKA貌梦、YASKAWA等國際知名機器人制造商紛紛開展了相關產(chǎn)品的研制，目前已經(jīng)有利用雙臂協(xié)調(diào)機器人進行航空復合材料自動鋪放的報道晰淋。

另外尸饵，盡管機器人技術的發(fā)展日新月異，但畢竟不可能完全取代人乘儒，將機器人集成到生產(chǎn)中苔寝，使機器人與人并肩工作，消除人機之間的防護隔離塑猖，將人從簡單枯燥的工作中解放出來竹祷，進而從事更有附加值的工作，一直是人們心目中最理想和最具吸引力的航空制造模式羊苟。2012 年底塑陵，德國、奧地利蜡励、西班牙等國家在歐盟第七框架計劃“未來工廠”項目的資助下聯(lián)合發(fā)起VALERI 計劃令花，其目的就是實現(xiàn)機器人先進識別和人機協(xié)同操作×挂校空客也在其飛機組裝的未來探索（FUTURASSY）項目中做出了大膽嘗試兼都，將日本川田工業(yè)株式會社研制的人型雙臂機器人應用于A380方向舵組裝工作站，與普通人類員工一起進行鉚接工作占遥。

結束語

我國航空制造業(yè)正處于高速發(fā)展階段俯抖，新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)和高質(zhì)量瓦胎、低成本、柔性化制造的需求使得企業(yè)迫切需要技術和設備升級改造尤揣，因此非常期待工業(yè)機器人技術的進一步發(fā)展敛意，同時機器人技術與基礎理論研究的進步也為工業(yè)機器人在航空制造業(yè)得到青睞提供了機遇∮可以預見的是胶勾，在我國大力發(fā)展航空技術的時代背景下，工業(yè)機器人必將在航空制造領域發(fā)揮更大的作用闭腊。

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