工业机器人在飞机数字化装配中的应用及分析

　　摘要：近年来，由于中国科技的不断发展和经济水平的提高，有关企业高度重视航空建设的形势。在目前的开发过程中，飞机的结构设计更加复杂，数字装配技术的难度不断提高，使许多手工装配工作或复杂的制造联接无法按照传统的使用方法进行。随着综合制造技术的不断发展，工业机器人技术得到广泛应用，许多航空制造行业高度重视工业机器人的开发技术。

　　前言：随着航空航天技术的不断发展，数字装配技术越来越成熟，越来越多的工作不再需要人工操作。传统的手工操作方式再也不能满足航空业的发展需要。分析了工业机器人技术在飞机数字装配中的应用，介绍了工业机器人在飞机数字装配中的重要性，阐述了工业机器人在飞机数字装配中的应用方向，期待着工业机器人在飞机数字装配中的应用前景。

　　一、工业机器人在飞机数字化装配中的意义

　　传统工业机器人现阶段已成为发展的中心，因为它们具有很好的灵活性和机动性，能够提高生产的实际效率。考虑到准确性和刚性，对飞机装配的要求更加严格。随着数字技术和机器人技术的不断发展，二者逐渐成为智能设备，充分发挥了自主性和智能性的优势。智能机器人技术已经能够满足飞机装配的要求，有效减少传统技术带来的问题，适应更加复杂的工作，提高实际处理速度。工业机器人技术在飞机自动化发展中的应用具有重要意义。一是提高制造工作自动化效果，提高灵活性水平，降低装配工作的实际约束效果，有效提高飞机结构寿命和稳定性，更好地满足设计工作的实际需要。其次，机器人技术可以有效地改善装配工作环境，提高飞机装配生产效率，更好地满足生产要求，提高企业的市场竞争力。

　　二、工业机器人技术的发展

　　工业机器人实际上是一种可以自动定位和控制的控制机器，可以运输材料或者操作工具。此外，机械和电子设备不断向情报方向发展，在飞机灵活数字装配技术系统中充分利用工业机器人可以适应当今更复杂的装配环节。但也可以不断提高作业质量和水平，同时加快工作速度。机器人技术发展了很大的操作能力，也迅速发展起来。但是，在目前的发展过程中，机器人系统的发展仍处于初级适应阶段。1980年代，中国开始研究和开发机器人技术，但到目前为止，尚未形成一个更全面、更有效的自主开发实用技术系统，特别是在航空领域，也没有专门的飞机装配机器人。中国的飞机装配主要采用从国外购买的机器人，但我国没有独立研究和开发这项技术在当前的发展过程中，由于中国航空工业的准确性和效率不断提高，为了不断降低成本，我们必须充分利用工业机器人系统技术。首先，我们要不断优化结构使其更加精细同时，在制造过程中，我们可以使用更先进的轻质材料进一步提高机器人的自重量比同时，它可以使机器人向模块化和各种方向发展。第二，在生产过程中，我们必须充分整合各种先进技术此外，运用智能操作技术可以实现装配过程中的人机合作。

　　三、工业机器人在飞机数字化装配中的运用

　　1.自动化切割和切削

　　（1）所有航空作业都需要精确无误，但对于切割机器人来说，它们可以在切割过程中进行高质量的工作和确保高精度，包括火焰切割、等离子切割和激光切割等技术。在运行过程中，工业机器人还可以自动切断飞机面板的切断部分，这在很大程度上弥补了人手不足。 使用工业智能机器人可以准确、方便和有效地完成部件装配和裁剪，取代了手动重型切割机，大大有助于飞机的数字化安装。（2）自动切削特征。在飞机制造和装配过程中，许多零部件需要精密制造，安装、磨和抛光过程中也需要。工业机器人具有全自动研磨的要求。对于零件的外部尺寸，机器人具有高密度定位、复杂的路径设计、磨削力控制等优点。因此，在飞机数字化组装过程中，需要大量的工业机器人来抛光和帮助人类完成飞机零部件的组装。

　　2.机器人自动钻铆与连接技术

　　装配过程中的零组件装配、部件装配和部件对接装配过程都需要进行大量的制孔、铆接等连接工作。先进飞机装配技术已经有了革命性的发展和创新。机器人已经实现自动钻铆、 焊接等工作， 并逐渐应用于飞机装配中。在大型飞机机身壁板上进行连接， 采用人工钻铆方式完成数以万计的紧固件制孔、 铆接非常耗时耗力，而采用机器手带动钻铆末端执行器， 或采用爬行机器人可以轻松实现， 并且效率是人工的 6~10 倍。现代飞机大量采用复合材料、 钛合金等难加工材料， 大型飞机对大尺寸孔的制备精度提出了更高的要求， 因此普遍采用自动化制孔技术以满足结构的长寿命、隐身性和互换性的要求。 机器人自动制孔系统可用于壁板、 翼盒、 舱段及大部件对接等方面。自动化连接按方式分为 3 种：机械连接、 焊接和胶接。机器人完成发动机短舱上的焊缝工作根据连接对象又可分为零组件的连接、部件的组装及对接总装。对于机器人而言， 只需更换一组末端执行器， 略微修改工作运动指令程序， 即可轻松实现多种连接工作。

　　工业机器人的数字化定位和装配

　　飞机装配占飞机建设工作量的50 %以上。除了连接飞机部件的重要工作外，精确定位也是飞机装配的关键点。如今，工业机器人可以用数字和自动化设备来完成这项重要任务这是一种结合先进精密测量设备和工业机器人的灵活的夹紧和定位系统。以激光跟踪仪为代表，外国大型飞机不断发展这一技术，其精度保证在0.01m/m以下，甚至更高。对于小范围的零件定位，可以通过工业机器人定位功能来实现。当飞机建在整个工厂或更大的空间时，必须多次运输。如果进行传统的手工作业，不仅会消耗大量体力，而且会增加装卸时间，从而造成飞机装配时间长的弊端。采用工业机器人可以有效弥补这一差距。它可以有效、迅速、合理地安排飞机装配工作，遵守高效制造原则，最大限度地发挥飞机装配效益，利用工业机器人运输和移动飞机零部件，准确定位装配位置，大大提高装配运动的准确性和效率波音747和其他项目取得了重大成就。

　　四、工业机器人在飞机数字化装配中的运用前景

　　目前国内外航空技术取得了很好的成绩，一些大型航空公司开始在广大地区使用工业机器人。机器人技术的不断发展对飞机的数字组装具有重要意义。目前，中国大部分制造商主要靠手工组装技术运行，对自动组装技术的需求很大。因此，有必要不断发展和普及工业机器人技术，并加强其在飞机制造和装配中的应用。在未来的数字飞机装配中，不同环节的机器人技术可以集成在一起形成统一的自动装配生产线，使航空产品的装配能够不间断地连接起来。

　　总之，工业机器人技术已广泛应用于制造业，在飞机数字化装配中也能取得很好的效果。未来，工业机器人技术需要不断升级，以达到与其他自动化程度较高的行业相同的发展速度， 工业机器人也可以在实际工作中为制造业提供很大的帮助，提高其自动化程度，为自动化技术的发展提供更大的帮助。

　　参考文献：

　　[1]刘彬彬. 工业机器人在飞机数字化装配中的应用.2020.

　　[2]喻宇. 关于工业机器人在飞机数字化装配中的应用及分析.2021.