鄧國智

摘要：機器人在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在很大程度為整潔地板式制造環(huán)境提供了幫助，即利用機器人技術(shù)，可以嚴(yán)格管理車間，增加自動化工位，并最大化優(yōu)化空間利用率，進而提高生產(chǎn)效率與水平，達到最高級安全標(biāo)準(zhǔn)。就航空領(lǐng)域來講，維修供應(yīng)商利用機器人技術(shù)進行檢測、測試、修理時，也必須遵守高級安全標(biāo)準(zhǔn)，才可以進一步滿足飛機安全性與穩(wěn)定性要求。據(jù)此，文章主要對航空維修中機器人技術(shù)的應(yīng)用方法做了詳細分析。

關(guān)鍵詞：航空維修;機器人技術(shù);應(yīng)用方法

中圖分類號：TQ056文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）07-0127-03

長期以來，人們對于機器人一直保持著迷戀與恐慌，但是就企業(yè)而言，機器人是實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，成為高新技術(shù)企業(yè)的重要基礎(chǔ)。其實，機器人技術(shù)在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用進展相對要慢一些，普及范圍也相對較小。雖然機器人比較擅長執(zhí)行重復(fù)性作業(yè)，但是自動打孔機的引入尚且處于初始階段，目前很多飛機生產(chǎn)維修工作依舊是人工作業(yè)模式。同時，機器人在航空維修中的應(yīng)用也比較有限，依舊有待開發(fā)。

1 機器人技術(shù)

機器人屬于半自主或者全自主工作機器，集成了現(xiàn)代化制造技術(shù)、材料技術(shù)、信息化技術(shù)等，屬于智能制造的代表產(chǎn)品。機器人主要包含兩種，即制造環(huán)境下所應(yīng)用工業(yè)機器人、非制造環(huán)境下所應(yīng)用服務(wù)機器人。服務(wù)機器人由于應(yīng)用環(huán)境差異，劃分為為家庭或為人服務(wù)的機器人、特殊環(huán)境下的專業(yè)服務(wù)機器人。在航空維修領(lǐng)域所應(yīng)用機器人，屬于專業(yè)服務(wù)性機器人。

雖然人們對于機器人的應(yīng)用具有一定的想象力，但是實際上機器人與人們的期望之間依舊存在比較大的差異。其一，機器人融合了多學(xué)科體系，需匯總?cè)诤嫌布c軟件等多學(xué)科知識，需要大規(guī)模研發(fā)隊伍與時間，投入市場會耗費很長時間。其二，目前工業(yè)機器人大部分都是處于結(jié)構(gòu)化環(huán)境運轉(zhuǎn)，服務(wù)機器人只能夠完成簡單任務(wù)，特種機器人則需要依賴于遙控才能夠完成特殊項目。

2機器人與人類

有學(xué)者指出，自動化技術(shù)的有效應(yīng)用會給員工造成壓力，導(dǎo)致員工擔(dān)心失去工作，即機器人檢修工作的便捷性、及時性、穩(wěn)定性、精確性，是否會對人類工作崗位造成威脅。這是必然的，相關(guān)技術(shù)公司明確指出未來人類所需完成的維修任務(wù)不斷增多，機器人技術(shù)對MRO產(chǎn)業(yè)的影響微不足道，而分析學(xué)與人工智能技術(shù)的影響更加顯著，但是不論怎樣，在未來人類都會有所屬工作崗位。當(dāng)前大部分技術(shù)公司并未將員工工作全部轉(zhuǎn)給機器人，并且工會也實時參與了機器人項目。這主要是由于只是想要將員工從更加繁雜的勞動中解放，促使工人聚焦到靈活性、創(chuàng)造性工作中去。

機器人可以有效改善員工身體健康狀況，即在比較狹窄的空間工作以及極易引發(fā)煩躁情緒的工作會對員工身體素質(zhì)造成影響。例如在航空客機中需要安裝幾萬個鉚釘，工作太過繁瑣，對此通過自動化直立式機器人就能夠快速有效的完成任務(wù)，將員工從中解放。不僅如此，機器人還具有一些其他顯著優(yōu)勢，即提高工作效率與質(zhì)量，節(jié)約時間與成本等，尤其是在比較狹窄不舒服的空間內(nèi)，可以重復(fù)作業(yè)。機器人與人類之間的相互協(xié)作的關(guān)系，共同工作，軟件與技術(shù)無法全面代替工程技術(shù)人員，所以，人類應(yīng)嘗試去接受機器人，而不必恐慌。航空客運飛機車間地板機器人就是典型代表，工程師通過機器人的聲音識別能力為其傳遞工具，工程師則只需要專注自身工作。此外，RAPID機器人的作用是輔助檢測，是提高效率與質(zhì)量，節(jié)約成本并提升效益的重要工具。

3 航空維修中機器人技術(shù)的應(yīng)用方法

3.1基于工業(yè)機器人技術(shù)的機械零部件特殊修理

在航空維修中，為了進一步完成零部件缺陷環(huán)節(jié)低熱輸入焊接、表層尺寸恢復(fù)等任務(wù)，主要引用了激光熔覆技術(shù)與熱噴涂技術(shù)。因為零部件之間外形存在較大差異，損傷部位也相對不同，這就直接加大了維修中激光熔覆或者噴槍精確定位的難度，但是通過工業(yè)機器人高度柔性化，能夠切實有效加以解決。

3.2基于機器視覺技術(shù)的零部件外觀尺寸檢測維修

在飛機進氣道防護柵維修時，需以目視的方式檢測大約10萬小孔的裂縫，工作量非常大，此過程也很容易發(fā)生人為失誤，造成維修效率與質(zhì)量下降，進而引發(fā)裂縫檢修遺漏現(xiàn)象，最終影響飛機維修質(zhì)量，威脅飛行安全。對此，基于機器視覺技術(shù)進行裂縫檢測，利用機器視覺技術(shù)轉(zhuǎn)變目標(biāo)為圖像信號，傳輸?shù)綄Ｓ脠D像處理系統(tǒng)中，以圖像處理技術(shù)為輔助，自動識別、標(biāo)記、存儲防護柵裂縫，并加以解決。在橡膠零部件檢測過程中，橡膠具備一定的彈性，直接阻礙了幾何尺寸測量工作的開展，落實效率也相對偏低。而利用OGP影像測量系統(tǒng)，其中集中了精密光學(xué)技術(shù)、先進電子技術(shù)、軟件多元化功能、精密機械等，能夠精確化顯示零部件影像，從而提高測量的精準(zhǔn)性。此系統(tǒng)通過機器視覺與圖像處理技術(shù)，能夠進行橡膠零部件非接觸式測量，所獲數(shù)據(jù)信息也十分詳細，切實解決了橡膠零部件測量準(zhǔn)確性與快速性明顯不足的問題。

3.3基于全向移動技術(shù)的飛機大型零部件運輸裝配

在航空維修中，一些大部件運輸裝配一直都是難以解決的關(guān)鍵性問題，其過程與配套工裝調(diào)整之間的對接需要耗費很多時間。因此，利用全向移動技術(shù)進行運輸裝配全向車研發(fā)。此車?yán)昧怂俣人欧?、多軸運動精確性控制、無源無線等先進化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛平面的自由度任意方向移動，當(dāng)前已經(jīng)實現(xiàn)了在航空維修工廠作業(yè)中的發(fā)動機、機載部附件、武器裝備系統(tǒng)等運輸裝配中的廣泛應(yīng)用，并獲得了良好效果。

3.4基于機器人技術(shù)的航空飛機自動化噴漆與除漆

在我國新型戰(zhàn)機服役中，其隱身涂層具有一定的獨特性，在噴漆與除漆方面要求都非常嚴(yán)格，航空維修既有工藝方法與人工作業(yè)模式難以完成。對此，引進并吸收以機器人技術(shù)為基礎(chǔ)的自動化噴漆與除漆方式已經(jīng)成為必然趨勢，以此保證航空維修工作的順利開展。

3.5基于機器人技術(shù)的航空飛機零部件精密化打磨

在航空維修中，很多零件在投入使用一定時間之后，會出現(xiàn)劃傷或者腐蝕等表層缺陷，需要人工打磨加以去除干凈，其中小型零部件處理難度并不大，而大型零部件，即座艙蓋覆蓋件，其對打磨之后的厚度均勻性要求非常高，處理時不僅勞動強度較大，對于工人技術(shù)能力要求也非常高。因此，基于機器人提高作業(yè)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，將會是后續(xù)機器人技術(shù)主要研究方向。

4 機器人未來發(fā)展趨勢

初始時期，只期望通過機器人進行飛機表層檢測，但是后續(xù)又希望可以通過涂層技術(shù)微型化實現(xiàn)測試與維修，最終目標(biāo)則是優(yōu)化航空維修模式，提高維修效率與質(zhì)，加快維修速度。而且在機器人實現(xiàn)在維修領(lǐng)域應(yīng)用方面，最大的難題是縮小比例，航空飛機的構(gòu)造比較復(fù)雜，機器人需要通過一些比較細小的管道，并且可以機動或無線通信，自由安全進出飛機機身。就短期而言，航空領(lǐng)域可以在機器人上受益的主要是通過機器人實現(xiàn)庫存與工具優(yōu)化管理，例如亞巴遜公司的點貨機器人。相關(guān)航空領(lǐng)域也在自主研發(fā)運動式機器人，計劃將其應(yīng)用到機翼生產(chǎn)廠進行工具與零部件傳遞。

5 航空維修中的機器人關(guān)鍵性技術(shù)發(fā)展

5.1機器視覺技術(shù)

所謂機器視覺技術(shù)實際上就是機器人技術(shù)與照相測量技術(shù)的有機融合。在航空維修時，因為存在大量目視檢查工作，對于機器視覺技術(shù)的需要相對更迫切。就理論角度來講，所有需要目視檢查的內(nèi)容都能夠利用機器視覺技術(shù)加以實現(xiàn)，并且工作效率與質(zhì)量相對較高，特別是工作效率，能夠顯著提升。其中所關(guān)聯(lián)的圖像處理與軟件開發(fā)定制是機器視覺技術(shù)的關(guān)鍵所在，需要著重進行突破。

5.2快速逆向測量技術(shù)

在大多數(shù)工業(yè)機器人操作中，只有以目標(biāo)產(chǎn)品的外形數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，才能夠?qū)崿F(xiàn)對機器人運動軌跡與路徑的詳細計算，然而在航空維修中，因為上游企業(yè)技術(shù)被封鎖，許多目標(biāo)產(chǎn)品原始圖紙與數(shù)字幾何模型的雙層缺陷。在此形勢下，只能利用專業(yè)的逆向測量設(shè)施設(shè)備，針對目標(biāo)產(chǎn)品外形進行快速逆向測量，從而獲得數(shù)字幾何外形數(shù)據(jù)。而基于快速逆向數(shù)據(jù)處理與編輯技術(shù)獲得科學(xué)有效的合格三維數(shù)學(xué)幾何模型，是一項關(guān)鍵性的技術(shù)。

5.3離線編程與仿真技術(shù)

機器人最終執(zhí)行是以程序驅(qū)動為載體的，傳統(tǒng)的示教變成精確度較差，效率也非常低，根本不能和目標(biāo)產(chǎn)品數(shù)字幾何模型之間實現(xiàn)順利銜接，在復(fù)雜的航空產(chǎn)品定制維修時，使用也備受限制。想要實現(xiàn)對機器人的精確化與柔性化控制，進一步滿足實際應(yīng)用中的限制性要求，避免出現(xiàn)各式各樣的影響與相互碰撞，并顯著提高編程效率與水平，需要深化對機器人離線編程系統(tǒng)的應(yīng)用探索。

5.4高精度測量定位技術(shù)

在航空維修特定流程中，即整機噴漆與除漆，作業(yè)區(qū)域范圍較大，遠超主流工業(yè)機器人的工作范圍，但是對于精確度要求很高，而既有工業(yè)機器人絕對定位精確度相對較低，難以滿足作業(yè)中對空間定位精確度的相關(guān)要求，所以，應(yīng)利用高精度測量裝置指引機器人末端執(zhí)行器，以此對運動軌跡進行伺服控制。當(dāng)前，除利用傳統(tǒng)激光跟蹤儀器之外，還應(yīng)用了室內(nèi)GPS技術(shù)，其非常適合進行大尺寸測量，能夠在整個作業(yè)區(qū)域內(nèi)構(gòu)建測量場，還能夠就現(xiàn)場實際需要，添加機器人，但是不需耗費額外成本，能夠有效減少固定工裝投入成本。

6 結(jié)語

航空維修不同于航空制造，在引進機器人技術(shù)時，不能單純照搬照抄，盲目追求最新、最先進技術(shù)，而是應(yīng)該著重探究既有的發(fā)展成熟的機器人技術(shù)，即機器視覺技術(shù)、機器人智能提舉系統(tǒng)等等，并在航空維修中尋求最佳適用區(qū)域，這樣一來，才能夠不斷擴大機器人技術(shù)在航空維修中的應(yīng)用深度。盡管當(dāng)下航空維修領(lǐng)域的機器人技術(shù)應(yīng)用依舊處于初步發(fā)展階段，但是也已經(jīng)有很多相對成功的案例不斷出現(xiàn)，這就直接說明了機器人技術(shù)在航空領(lǐng)域中的廣闊發(fā)展前景。在未來，航空維修市場競爭會進一步升級，基于先進的機器人技術(shù)，提高企業(yè)綜合實力，已經(jīng)成為航空維修行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。