工业机器人在航空制造领域的应用

马腾

中航西安飞机工业集团股份有限公司  陕西 西安   710089

【摘  要】  目前工业机器人在各个领域普遍使用，已广泛应用于汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电器行业、橡胶及塑料工业、食品工业、物流等行业，并开始扩大到航空制造、国防军事等领域。我公司已将工业机器人应用到航空制造当中，它不仅取代人们繁重的工作，还能保证产品质量，提高生产效率。                             

【关键词】   广泛应用                                           

【引言】  工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能接受制定的原则纲领行动。工业机器人的应用给人类带来了许多好处、如；（1）减少劳动力费用，（2）提高生产率，（3）改进产品质量，（4）增加制造过程的柔性，（5）减少材料浪费，（6）控制和加快库存的周转，（7）降低生产成本，（8）消除危险和恶劣的工作岗位。                

【正  文】  近年来 ，工业机器人因其重复定位精度高、可靠性高、操控性好、适应性强等优点，已经在汽车、电子、食品、化工、物流等多个行业广泛应用并日趋成熟，有效提高了产品质量和生产效率、节约了劳动力和制造成本、增强了生产柔性和企业竞争力。在航空制造业工业机器人也得到大量使用，比如机身壁板和翼盒等部件都采用工业机器人制孔加工工艺，飞机机身壁板铆接孔数量多、精度和位置精度要求很高。此外，对保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、降低材料消耗发挥了十分重要的作用。而目前航空产品制造过程仍旧是劳动密集、工序繁复、工况恶劣、辅以大量工装夹具并以手工制造为主，自动化生产能力不足，已成为制约提高航空产品可靠性和生产能力的瓶颈。                                            

在我国大力发展航空产业的时代背景下，航空制造企业应用工业机器人进行自动化生产，对企业生产模式转型升级、装备先进制造能力提升具有十分重要的意义和价值。航空制造领域，工业机器人不仅要完成典型的点胶、焊接、喷涂、热处理、搬运、装配以及检测等作业，还要进行钻孔、铆接、密封、修整复合材料铺敷、无损探伤等特种作业任务。与传统制造行业不同，航空产品制造具有尺寸大、结构复杂、性能指标精度高、载荷重、环境洁净度高以及材料特殊等特点，对工业机器人的结构、性能、动作流程和可靠性等都提出了更高的要求。此外，航空产品多品种、小批量的生产特点还要求工业机器人具有良好的作业柔性和可扩展性，通过快速重构可形成适应新环境、新任务的机器人系统。在行走机构方面，工业机器人大多采用轨道结构，占用工作空间和地面大，厂房投入和维护成本高。在轮式或履带式移动平台上安装工业机器人，从而达到围绕零件移动制造的目的不失为一种更经济的办法。                                                        

工业机器人有两大特点；第一工业机器人可编程，生产自动化的进一步发展是柔性启动化，工业机器人可随其工作环境变化的需求而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的作用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。技术先进工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染，是工业自动化水平的最高体现。第二工业机器人可拟人化，工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分、在控制上有电脑完成。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言传感器等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力，技术升级工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工以及柔性生产等技术特点，是继动力机械、计算机之后，出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手段。几年前，曾看到一段视频，工业机器人手拿一个旋转的陀螺精准的放置在一个刀刃上，实在是让人们叹为观止，这一系列动作人类是无法完成的，从以上这个事例来看工业机器人工作时的精准性和高效率完全有可能超过我们人类。

未来航空制造领域的工业机器人需要更好地适应单件、小批量生产模式下多变的任务需求、复杂的场地环境，提高定位及运动精度，缩短离线编程和生产准备时间，提高设备利用率等，真正发挥出工业机器人的优势和特点。机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平，技术综合性强工业机器人与自动化成套技术，集中并融合了多项学科，涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术。伴随着关键技术的突破和进步，未来的航空制造机器人将向智能化、柔性化、灵巧化、协作化的方向发展，以适应航空制造业日新月异的发展和不断涌现的需求。                                    

【结束语】  我国航空制造业正处于高速发展阶段，新材料、新工艺的不断出现和高质量、低成本、柔性化制造的需求使得企业迫切需要技术和设备升级改造，因此非常期待工业机器人技术的进一步发展，同时机器人技术与基础理论研究的进步也为工业机器人在航空制造业得到亲睐提供了机遇，可以预见的是，在我国大力发展航空技术的时代背景下，工业机器人必将在航空制造领域发挥更大的作用。

【参考文献】

1.《工业机器人文库》