陳力嘯，傅 云，朱偉東

（1. 浙江大學，杭州 310027；2. 浙江西子勢必銳航空工業(yè)有限公司，杭州 310018）

碳纖維增強復合材料具有比強度大、比剛度高和抗腐蝕的優(yōu)異特性，在航空航天、車輛、風力發(fā)電等諸多工業(yè)領域的應用逐步增長[1]。傳統(tǒng)的復合材料構件采用手工鋪放的方式，存在很多缺點，如材料浪費嚴重、制造周期長、產品質量較差等，并且手工鋪放過程無法重復[2]。相比于手工鋪放技術，自動鋪放成型技術不僅可以節(jié)省時間、減少材料浪費，而且能夠提高復合材料的鋪放速度和鋪放質量，可以實現先進復合材料高質量和高性價比的制造[3–4]。自動鋪放成型技術包括自動鋪帶技術和自動鋪絲技術。自動鋪帶技術的成型效率很高，主要用于大平面或低曲率構件的制造；自動鋪絲技術可以實現對預浸絲束的控制，具有較強的曲面適應能力，適合加工大曲率復雜零部件。

機器人鋪絲系統(tǒng)具有靈活性好、成本低、安裝便利的優(yōu)點，能夠很好地用于加工復雜回轉體結構，已成功應用于制造機身、機翼和進氣道等飛機構件[5]。隨著機器人學的發(fā)展，多機器人系統(tǒng)受到了研究人員的關注，相比較于單機器人系統(tǒng)不僅可以節(jié)省工作空間、提高生產效率并且通過機器人之間協(xié)調工作可以完成更加復雜的加工任務，具有更強的容錯能力[6]。

雙機器人系統(tǒng)具有冗余自由度，為機器人柔性化加工提供了更加靈活的優(yōu)化方法。多機器人協(xié)同鋪絲系統(tǒng)在未提升單機鋪絲性能的情況下可以顯著提高整體鋪絲效率，為大型回轉體復合材料構件制造提供了重要技術途徑。

目前，國內外對多機器人鋪絲系統(tǒng)的研究取得了一定的成果，其中雙機器人系統(tǒng)技術較為成熟并已經開始應用。本文將介紹雙機器人鋪絲系統(tǒng)的研究現狀、關鍵技術，并在此基礎上做出展望。

1 研究現狀

20 世紀80年代以來，多臂工業(yè)機器人系統(tǒng)受到了廣泛重視，并隨著機器人自動鋪放技術的發(fā)展成為研究熱點之一。面對實際生產中復雜多變的任務需求，使用多個機器人相互協(xié)調配合可以同時鋪放不同寬度、不同數量的絲束，能夠完成單個機器人所無法完成的工作，提高了生產效率和靈活性。進入21 世紀，國內外學者對于多機器人鋪放系統(tǒng)的研究已經取得了很大程度的進展，其中雙機器人鋪放系統(tǒng)的技術目前最為成熟，已經開始逐步應用于飛機復合材料零部件的制造。

2009年德國航空航天中心 （簡稱DLR）啟動了GroFi 項目，旨在設計開發(fā)一種多機器人系統(tǒng)用于提高復合材料鋪放效率，已取得了一系列成果，其在全球范圍內首次實現了兩臺機器人在重疊、動態(tài)工作區(qū)鋪放碳纖維[7]。在翼展為8 m 的機翼上進行了生產演示，結果顯示相比于單機器人系統(tǒng)可以節(jié)省近38%的生產時間。空客A350 部分機型已經采用DLR 測試的技術鋪放飛機機翼，生產效率得到顯著提高，如圖1所示。此外在該項目中還實現了8 個機器人單元在多腔工具上同時進行自動鋪放。8 個機器人分別安放在一個軌道系統(tǒng)中并可以自由移動，具有高度的靈活性，對碳纖維的使用量可以達到150 kg/h，八機器人系統(tǒng)目前還處于試驗驗證階段，如圖2所示。

圖1 纖維鋪放和膠帶鋪放結合的機器人系統(tǒng)Fig.1 AFP system combined usage of fiber placement and tape laying technology

圖2 GroFi 平臺Fig.2 GroFi platform

2010年美國Electroimpact 公司（簡稱EI）開發(fā)了一款雙機器人鋪絲系統(tǒng)[8]，其部分控制程序是獨立的，可以在任意一臺機器上運行，允許兩臺機器人同時或獨立工作。系統(tǒng)使用線性數值求解器進行參數補償，從而使編程具有很高的靈活性。末端執(zhí)行器采用可拆卸的模塊化鋪絲頭，可在120 s 內完成拆卸更換，減少停機時間以提高機器的利用效率。該系統(tǒng)已經應用在大型飛機主結構的生產制造。

加拿大康考迪亞大學開發(fā)了一種雙機器人鋪絲系統(tǒng)[9]，由串聯機器人攜帶鋪絲頭，并聯機器人承載芯模，使用攝像測量儀對并聯機器人進行跟蹤監(jiān)測，不斷修正路徑中的碰撞點和奇異點，可以連續(xù)不間斷進行鋪放，實現了小型復雜構件的鋪絲制造。

近年來，國內對于雙機器人鋪放系統(tǒng)的理論研究也取得了一定的突破。南京航空航天大學對回轉體構件的制造問題進行了研究，在雙機器人協(xié)同鋪絲的軌跡規(guī)劃、協(xié)調控制、后處理算法等方面取得了一系列進展[10]。

浙江大學開發(fā)了一套由兩臺具有6–DOF 的Comau 機器人和一個冗余自由度的回轉芯模組成的雙機器人協(xié)同鋪絲系統(tǒng)。系統(tǒng)中的芯模底座固定在地面上，但是芯模本身可以進行旋轉，兩臺機器人可以在導軌上進行移動，具有很高的靈活性，實現了回轉體構件的雙機器人協(xié)同鋪絲。與現有的AFP 系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可以制造具有更高軌跡規(guī)劃要求的復雜復合材料零部件，如圖3所示。

圖3 浙江大學雙機器人自動鋪絲系統(tǒng)Fig.3 Cooperative robots automatic fiber placement machine from ZJU

2 機器人協(xié)同鋪放任務分配及運動規(guī)劃方法

在機器人協(xié)同工作時需要進行任務分配和運動規(guī)劃來實現具體的應用協(xié)調，這是多機器人系統(tǒng)中的兩個基本問題[11]。任務分配是將復雜的任務分解，然后將任務分配給每個機器人。任務分配決定了機器人要完成的任務，因此也被稱為決策問題。機器人在同一空間中協(xié)調工作時，對其進行運動規(guī)劃以找到無死鎖、無碰撞路徑和距離最短、易于規(guī)劃的軌跡同樣是非常必要的。

2.1 雙機器人系統(tǒng)任務分配

多機器人任務分配問題是多機器人系統(tǒng)研究的一個重要方向。在鋪絲過程中，機器人的任務分配方式不僅決定了機器人能否最大限度發(fā)揮自身能力，而且多個機器人協(xié)調工作可以使多機器人系統(tǒng)完成單個機器人無法完成的復雜任務。?blad 等[12]提出了最小化時間周期的算法，將工作空間進行分區(qū)，使每個機器人的工作空間與其他機器人分開，提高完成任務的效率。Zhou 等[13]提出了基于多機器人系統(tǒng)的區(qū)域分配算法，根據機器人的分布和運動限制為每個機器人分配工作區(qū)域，并基于遺傳算法迭代求解。

悉尼科技大學自動化系統(tǒng)研究中心與武漢理工大學聯合開展研究，提出了一種雙機器人協(xié)同鋪絲兩階段任務分配方法[14]，該方法針對雙機器人鋪絲系統(tǒng)進行建模，假設模具位置固定且機器人關節(jié)與移動底座不聯動，并且未考慮更換料卷、鋪絲系統(tǒng)故障等導致機器人數量動態(tài)改變的情況。DLR 提出在GroFi 多機器人協(xié)同鋪絲平臺中采用一種動態(tài)再規(guī)劃與調度機制[15]，當某臺鋪絲機器人需要進行維護時，由空閑的機器人代替繼續(xù)完成鋪絲任務。南京航空航天大學王顯峰等[16]提出了一種針對回轉體構件的雙機器人鋪絲軌跡分配算法，以機器人可達性為約束，通過定義主機器人和路徑配對，將問題簡化為兩個單機器人的鋪絲后處理問題。

在雙機器人鋪放過程中，由于構件形狀復雜并且同時要鋪放兩條路徑，所以要考慮機器人的運動可達性和鋪絲工藝要求，需要對兩臺機器人進行合理的任務分配，并且對鋪層順序和鋪放路徑進行規(guī)劃以避免相互間產生干擾或碰撞。在鋪放絲束過程中，兩臺機器人具有獨立性，其中一臺機器人出現異常不影響另一臺機器的程序執(zhí)行，對工作異常的機器人采取糾錯措施后，故障機器人可以按照程序繼續(xù)完成鋪放任務[17]。Zhang 等[18]提出了一種在線順序任務分配方法，在機器人并行運動相互干擾的情況下，能夠將任務不斷地分配給機器人使其正常工作。

2.2 雙機器人運動規(guī)劃

雙機器人協(xié)同鋪絲時，每臺機器人要分別生成各自的路徑規(guī)劃，根據前期任務分配的結果確定模具表面一系列路徑點的位置和姿態(tài)，采用逆解算法[19–20]將路徑規(guī)劃階段給定的模具上的路徑點坐標和姿態(tài)映射到多軸系統(tǒng)的關節(jié)空間，然后由數控系統(tǒng)給路徑賦予時間信息，對機器人的速度和加速度進行規(guī)劃。雙機器人在共享工作空間內協(xié)調工作時，在互為運動障礙的工作區(qū)域內要進行無碰路徑規(guī)劃，也就是說要讓機器人在起點和終點位置找到一條路徑，不僅能夠避免與模具等障礙物發(fā)生碰撞而且也能避免兩臺機器人發(fā)生碰撞。

無碰路徑規(guī)劃大體分為兩種：一種是機器人相對于模具或者操作人員的無碰路徑規(guī)劃；另一種是機器人之間的無碰路徑規(guī)劃。Tian等[21]提出了基于遺傳算法的無碰撞運動規(guī)劃，可以在任務空間中搜索路徑的有效解和最優(yōu)解。Wang 等[22]提出了基于遺傳算法和粒子群算法的雙全局最優(yōu)算法，以無碰撞路徑最短原則進行優(yōu)化。

對于多機器人路徑規(guī)劃有兩種求解方法，即耦合和解耦[23]。耦合適用于協(xié)同路徑規(guī)劃，解耦不僅可用于協(xié)同路徑規(guī)劃，也可用于分布式路徑規(guī)劃，所以基于解耦方法的研究更加廣泛。Chiddarwar 等[24]提出了兩相解耦算法，分兩步進行路徑規(guī)劃：第1 步對機器人與模具等靜態(tài)物體進行無碰撞路徑規(guī)劃；第2 步避免機器人之間產生路徑沖突，當機器人同步啟動時，可以將無碰路徑規(guī)劃轉換成高維空間的路徑搜索問題，通過調整運動序列避免機器人之間發(fā)生路徑沖突[25]。但是在高維空間中搜索路徑比較困難且計算量較大。

關英姿等[26]提出了一種基于優(yōu)先級的路徑協(xié)調策略：首先需要指定機器人的優(yōu)先級，對高優(yōu)先級的機器人進行路徑規(guī)劃，然后將之視為障礙物再對低優(yōu)先級的機器人進行運動規(guī)劃，這種方法將復雜的多機器人路徑規(guī)劃轉換成較為簡單的單機器人路徑規(guī)劃，降低了規(guī)劃難度。Monta?o 等[27]提出了一種機器人在線協(xié)調算法，不僅能使運動軌跡能量最優(yōu)，也能減少路徑規(guī)劃所需的計算時間。對于雙機器人協(xié)同鋪絲系統(tǒng)在某些情況下因為需要避免碰撞和奇異點而沒有合適的路徑進行鋪絲，Zhang 等[28]提出了一種半離線軌跡同步算法，使用攝影測量傳感器檢測機器人位姿，并計算出修正值，在線對預先規(guī)劃的路徑進行修正。

3 雙機器人系統(tǒng)鋪絲精度控制

3.1 末端執(zhí)行器精準定位與基坐標標定

在雙機器人鋪絲系統(tǒng)中，會出現兩條相鄰絲束分別由不同機器人鋪放的情形，此時相鄰絲束路徑中心的相對位置誤差由兩臺機器人的定位誤差疊加而成，導致鋪層產生間隙或重疊等鋪放缺陷。由于幾何誤差和非幾何誤差的存在，使用機器人控制器來描述機器人的運動學模型會產生較大的定位誤差[29]。在雙機器人系統(tǒng)中，為了實現機器人的精準定位和控制，在線獨立測量兩臺機器人的末端姿態(tài)是必要的。

傳統(tǒng)的方法是使用D–H 矩陣求解機器人的末端位姿數學模型[30–31]。El 公司的機器人鋪絲系統(tǒng)在機器人旋轉軸上安裝光學編碼器并開發(fā)了一種高階動力學模型實現高精度補償，有效提高了機器人末端執(zhí)行器的精度[32]。

使用激光干涉技術對機器人末端執(zhí)行器進行實時動態(tài)測量是目前比較常用的一種方法，具有精度高、跟蹤識別范圍廣等優(yōu)點。在絲束鋪放過程中利用轉向機構的方位角和仰角位移可以定位末端執(zhí)行器的位置，并且可以使用雙位置敏感二極管對其進行姿態(tài)測量。Shirinzadeh等[33]利用激光干涉技術對機器人末端執(zhí)行器進行高精度定位制導，沿著激光束的軌跡將機器人的末端執(zhí)行器引導至期望位置以提高定位精度，試驗結果顯示可將機器人的絕對定位精度提高到±0.1 mm 以內。

在雙機器人鋪放系統(tǒng)中，機器人不僅需要獲得各自的末端姿態(tài)，還需要得到另一臺機器人的各個關節(jié)和末端執(zhí)行器的位姿信息，以此避免機器人之間發(fā)生碰撞并且保證鋪絲質量。因此雙機器人標定技術是使得鋪放系統(tǒng)能夠正常工作的關鍵技術之一。不同于單機器人標定，雙機器人鋪放系統(tǒng)的標定需要得到兩臺機器人基坐標系之間的位姿變換矩陣，進而確定兩個機器人的位置關系。

紀慧君等[34]提出了一種基于“三點定圓”的改進雙機器人基坐標標定方法，操作簡單并且成本較低，但是該方法沒有考慮機器人自身誤差所產生的影響。燕浩等[35]提出了一種基于視覺的機器人標定方法，通過相機對機器人進行標定，完成基坐標標定的同時得到手眼標定參數，從而得到系統(tǒng)完整的標定參數。

向勇等[36]使用激光跟蹤儀結合單位四元數法對雙機器人的基坐標進行精確定位，為了消除機器人運動學誤差，在完成初定位后，利用激光跟蹤儀測量誤差進行二次定位，這種方法的精度很高，但是操作復雜、所需設備昂貴。魏振忠等[37]通過將工業(yè)相機固定在一臺機器人末端，記錄另外一臺機器人末端圖像并進行手眼標定求解，得到了基坐標變換矩陣，該方法避免了遮擋等問題，具有較高的標定精度。

不借助外部測量設備的接觸式標定雖然操作簡單、成本低廉，但是標定精度較低，不適合航空復合材料零部件的制造。使用激光測量儀或者工業(yè)相機等輔助設備的非接觸式標定設備價格昂貴、操作較為復雜，但是精度很高，適合應用在雙機器人系統(tǒng)的鋪放過程。

3.2 鋪放路徑精準規(guī)劃

在機器人絲束鋪放過程中，不僅需要對機器人進行運動規(guī)劃，而且需要對末端執(zhí)行器即鋪絲頭進行精準路徑規(guī)劃，鋪絲路徑規(guī)劃的好壞很大程度上決定了復合材料構件的鋪放質量和鋪放效率。對鋪絲頭進行路徑規(guī)劃的目標是計算出軌跡方向、鋪放成型的約束條件以及鋪層方向。目前，路徑規(guī)劃一般被分為路徑生成、路徑評估和運動仿真3 個階段，路徑生成之后需要依次進行評估和運動仿真來確定路徑是否合適。但是在路徑評估和運動仿真階段可能會由于規(guī)劃參數選擇不合理或者表面曲率變化引起路徑偏移，最終導致規(guī)劃的路徑并不合適，需要重新生成新的路徑再次重復上述步驟。

浙江大學Qu 等[38]提出在生成路徑之前增加一個鋪放可行性分析階段，確定一些必要的規(guī)劃參數，包括絲束寬度、壓輥規(guī)格等。雖然增加了路徑規(guī)劃的周期，但是減少了規(guī)劃參數選擇不當帶來的迭代次數，降低了路徑規(guī)劃的耦合性和復雜性。Jiang 等[39]建立了基于路徑誤差的理論評價模型，在鋪放前對路徑精度進行評價，并優(yōu)化壓輥沿路徑的方向，能夠減少路徑誤差。

比較常用的路徑規(guī)劃算法是平行等距偏移算法[40–42]。首先定義一條參考曲線，將其投影到模具曲面得到一條相交線 （稱為初始路徑），然后沿曲面平行于初始路徑偏移相同距離生成其他路徑，并將生成的路徑擴展至模具邊界，如圖4所示。路徑規(guī)劃方法可被分為固定角度路徑規(guī)劃算法和變角度路徑規(guī)劃算法。當鋪放路徑與選擇的基準線之間的夾角為定值時為固定角度路徑算法，當夾角數值可變時為變角度路徑算法，并且越來越多的研究表明變角度算法更能減少絲束之間的間隙和重疊[43]。

圖4 平行等距偏移算法步驟Fig.4 Parallel offset algorithm steps

在開放輪廓曲面和圓柱曲面的研究基礎之上，Hély 等[44]提出了兩種路徑規(guī)劃算法：一種是以恒定的鋪放角度生成連續(xù)路徑；另一種則是在此基礎上考慮曲率約束，這兩種算法的目的是消除間隙和重疊，保證鋪絲質量。

對于一些復雜輪廓結構，單獨使用一種路徑算法性能較差，邵忠喜等[45]結合固定角度法和等偏距法，提出了一種新的路徑規(guī)劃算法。該算法使用固定角度算法確定初始路徑，然后通過平行等距偏移算法得到下一條路徑，當鋪放角度超過閾值時，使用固定角度算法對路徑進行修正，之后對路徑進行等距偏移生成新的路徑。該算法提高了鋪放效率和質量，但是沒有考慮不同的工藝要求在鋪放效率和質量之間有著不同的平衡。

Jiang 等[46]提出了一種基于效率和質量評價的機器人纖維放置路徑規(guī)劃算法，在特定工藝要求下根據質量和效率之間的平衡生成路徑。Vijayachandran 等[47]將機器學習和遺傳算法相結合建立最優(yōu)導向路徑，實現了對間隙和重疊偏差的控制，以此保證鋪絲質量。

3.3 鋪放缺陷在線檢測

Rudberg 等[48]提出，在使用機器人自動鋪絲技術制造飛機構件的時間分布中，46%的時間用于檢查和糾正工藝錯誤，這個結果意味著僅提高機器人的運動速度只能提升較少的生產效率，更重要的是要盡量避免出現缺陷或者縮短缺陷的檢測時間。

機器人自動鋪絲具有高度的準確性和可重復性，但是在制造過程中依舊會產生缺陷問題。在實際鋪放過程中，絲束很容易出現間隙、重疊、褶皺等位置缺陷，其中間隙和重疊是主要的缺陷問題。鋪放路徑與設計規(guī)劃路徑不匹配是出現間隙和重疊最主要的原因[49–50]。Shirinzadeh 等[40]提出了一種機器人纖維鋪放曲面算法以產生均勻的復合材料鋪層，使后續(xù)絲束之間不產生間隙。Wang 等[51]使用弧長參數對復雜的開放輪廓結構進行路徑規(guī)劃，可以將絲束偏移量控制在誤差范圍內。

在機器人自動鋪放過程中可能會產生各種各樣的缺陷，這些缺陷會導致碳纖維預浸料固化后維修成本極大提高，并且會降低零部件的質量，嚴重的甚至會報廢，造成材料浪費和成本提高。所以需要研究人員對復合材料零部件生產過程進行缺陷檢測和質量控制，發(fā)現缺陷后分析產生原因并及時糾正，保證鋪放質量。

傳統(tǒng)的方法是操作人員進行目視檢測，檢查鋪層邊界位置的準確性、絲束間的間隙和重疊程度是否符合標準、有無異物、褶皺等，每次檢查都需要中斷鋪絲過程，極為耗時并且操作人員負擔很大。法國先進工業(yè)工程學院提出了一種混合控制方案提高絲束鋪放精度[52]，該方案使用力伺服系統(tǒng)控制壓輥的壓實力和力矩，使用視覺伺服系統(tǒng)控制絲束鋪放的橫向位置，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)校正定位誤差，提高絲束的鋪放精度進而改善構件的質量。

Schmidt 等[53]使用熱成像系統(tǒng)在誤差范圍內對絲束間隙寬度進行實時監(jiān)測，并基于此系統(tǒng)對路徑進行優(yōu)化。新鋪放的絲束與底層表面會存在較為明顯的熱對比，使用邊緣檢測方法檢測絲束位置和幾何形狀，進而可以確定每條絲束的邊緣，計算出絲束間隙的寬度，還需要進行表面檢測來檢查有無異物和其他缺陷。

機器學習在先進制造領域有著廣泛的應用，其適用性正擴展到復合材料制造領域。在質量控制中利用可視化監(jiān)測系統(tǒng)對鋪放缺陷和異常進行檢測和分類，并將相關信息進行參數化和可視化以方便操作人員。使用熱圖過程監(jiān)控系統(tǒng)觀察整個鋪絲過程，并將所有工藝信息存儲在數據庫中，然后使用機器學習的方法對信息進行分析以優(yōu)化工藝參數[54]。文立偉等[55]基于機器視覺檢測技術研發(fā)出一種用于零部件表面缺陷的檢測系統(tǒng)來提高鋪絲精度。Sacco 等[56]開發(fā)出了一種基于機器學習和計算機視覺的缺陷自動檢測系統(tǒng)，不僅可以對缺陷進行分類識別，還可以對缺陷特征進行精確描述。

由于復合材料預浸料鋪層表面具有非均勻光線反射和復雜的紋理特征，這會導致利用視覺檢測技術獲得精準的信息變得困難。熱成像系統(tǒng)克服了視覺檢測可能產生的誤差，利用絲束的熱輻射進行缺陷檢測，但是還需要不斷改進缺陷檢測算法和對溫度異常的預測，提高鋪層表面缺陷檢測的靈敏度。

EI 公司設計了一種缺陷自動檢測解決方案，將激光投影儀、攝像機和激光輪廓儀集成到用戶界面中，可以將識別到的缺陷投影到復合材料構件表面位置，減少了工作人員的檢測時間，如圖5所示[57]。DLR 的研究人員開發(fā)了一種新的缺陷檢測工藝，根據制造的復合材料部件尺寸，在機器人上安裝一個或者多個熱成像攝像頭，可以有效檢測復合材料固化過程中是否發(fā)生泄漏，并通過軟件自動評估是否繼續(xù)固化，確保部件的順利制造，節(jié)省資金、時間和人力。

圖5 EI 公司開發(fā)的缺陷自動檢測方案[57]Fig.5 Automatic defect detection scheme developed by EI[57]

隨著自動化檢測技術的飛速發(fā)展，激光投影儀、激光輪廓儀、照相機等一系列用于機器人自動鋪絲的新一代檢測設備開始普及并使用，能夠有效縮短生產時間。

4 結論與展望

機器人鋪絲設備運動靈活、經濟高效，在波音、空客等公司的產品制造中已得到了大規(guī)模應用。雙機器人協(xié)同鋪絲系統(tǒng)因為能夠顯著提高生產效率成為當前的研究熱點，目前國內外研究都取得了一定的進展，但仍需要不斷改進和完善，建議從以下5 個方面進一步開展研究。

（1）雙機器人鋪放系統(tǒng)利用冗余且兼容的機器人實現高效且自我調節(jié)的生產過程，需要考慮裝備的可行性以及工藝要求的工作步驟，確定最合適的解決方案及其實施方法。這個過程必須在不停機的情況下在線進行，而基于人工智能的運籌學或應用程序的優(yōu)化方法可用于此目的。

（2）工業(yè)機器人的自主性和智能化程度有較大的提升空間，需要賦予機器人信息共享能力和適當的認知處理技能。機器人之間要能夠共享位置信息避免發(fā)生碰撞干涉，在鋪放復雜型面時能夠自動糾錯以提高鋪絲精度，減少人為干涉以保證鋪絲質量。

（3）在雙機器人協(xié)同鋪絲過程中，機器人的任務分配方式對于協(xié)作效率有著重要影響。鋪絲過程中需要考慮復雜的絲束鋪疊關系和頻繁的絲束剪切動作等，需要對機器人進行更為合理的任務分配，避免機器間產生相互干擾和沖突。在未知環(huán)境或者動態(tài)環(huán)境下進行鋪絲時需要進行動態(tài)任務分配和再分配，提高絲束鋪放效率。

（4）為了實現高質量精準鋪絲，還需要為雙機器人鋪放過程的分析、建模和仿真提供配套的軟件系統(tǒng)，實現軌跡規(guī)劃、后置處理、三維建模、運動仿真以及質量控制等功能。國內對于自動鋪絲技術的研究起步較晚，缺乏成熟的設備和工藝技術支撐，相關的軟件系統(tǒng)仍處于初步探索階段，還需要從系統(tǒng)的運算效率、準確性和魯棒性等方面進行不斷完善。

（5）增加鋪放系統(tǒng)中機器人的數量可以制造結構更為復雜的零部件，并且能夠極大提高鋪放效率，是未來重要的研究方向之一。雙機器人鋪絲技術已在一些復雜零部件制造上實現了應用，但是基于兩臺機器人以上的多機器人協(xié)同鋪絲系統(tǒng)的技術復雜程度顯著提高，運動規(guī)劃難度增大，對控制算法提出了更高的要求，需要國內外學者進行更深入的研究。