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工业机器人如何改变航空制造业？

随着工业机器人技术的不断发展，机器人正逐步应用在航空制造领域，但是

一些问题也暴露了出来，比如工作过程中自动化程度低、生产准备时间长以及机器人

本体柔性不足，只能完成某些工作，导致设备利用率较低。因此，工业机器人要更加

智能化才能满足航空制造领域生产的要求，为此机器人需要具备以下其中核心技术。

 1.末端精度补偿技术

 机器人末端精度受到机器人刚度、负载、刀具磨损、机械间隙以及热效应等多

种因素影响，除了使用高精度的测量仪器外，建立定位误差模型和补偿算法也是提高

定位精度的重要手段。因此，需要根据机器人的关节刚度、位置误差、温度引起的变

形等进行参数辨识，获得误差模型或误差矩阵，进而通过精度补偿算法对末端执行器

的定位提供伺服修正。

 2.高精度测量定位技术

 工业机器人的重复定位精度高但是绝对定位精度低，这样是没法满足航空航天

数字化安装的绝对定位精度的要求，因此需要高精度测量装置引导机器人末端执行器

实现运动轨迹的伺服控制。目前，大范围测量主要使用激光跟踪仪和iGPS等，局部测

量中单目视觉、双目视觉、手眼视觉、激光测距传感器等各有所长，在某些特殊场合

下，声觉、力觉传感器也有用武之地。

 3.机器人本体结构创新设计

 由于航空产品本身结构的特殊性，传统的工厂级工业机器人无法满足生产的严

格要求，随着机器人技术在航空制造领域的应用，专用的非标机器人需求将会越来越

多，这就意味着将会有针对具体任务进行机器人本体结构的创新性产品，扩大机器人

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的应用范围。

 4.智能规划技术

 机器人是自动化技术的载体，无论是哪种工作，最终都只能依靠机器人末端严

格按照预定轨迹运动完成作业，因此轨迹规划的结果直接影响机器人的工作效能和效

率，而轨迹规划的效率和自动化程度则直接影响生产准备时间。为了提高机器人的智

能化程度，图像识别、语音识别、语音合成、自然语言理解等技术也会被广泛应用于

增加、改良人机交互方式。此外随着大数据、云计算技术的发展，将会为机器人智能

化提供更多新的思路。

 5.机器人控制技术

 由于工业机器人是一个非线性、多变量的控制对象，结合了位置、力、力矩、

视觉等信息反馈，柔顺控制、力位混合控制、视觉伺服控制等方法得到了大量应用和

研究，面对高速度、高精度、重载荷的作业需求，机器人的控制方法仍将是研究重

点。

 6.数字化制造体系支持技术

 在以基于模型定义为核心的数字化工艺设计和产品制造模式下，由三维设计数

模分别派生出的三维工艺数模、工装数模和检验数模成为机器人作业规划和离线编程

的依据，因此基于三维数模的作业规划、基于轻量化模型的装配过程可视化、基于

MBD的数字化检测和基于MBD的集成数据管理功能不可或缺。

 7.可重构柔性加工单元技术

 在航空器的制造过程之中，工装型架数量多、尺寸大、种类多是一个大的开

支，未来的一个趋势就是，通过移动各个动态模块改变工装格局，适应不同类型和尺

寸的零件。这样可以在一定程度上增加生产线的柔性，极大地降低生产成本。

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