航空维修中机器人技术的应用方法

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　　摘要：机器人在工业领域的广泛应用，在很大程度为整洁地板式制造环境提供了帮助，即利用机器人技术，可以严格管理车间，增加自动化工位，并最大化优化空间利用率，进而提高生产效率与水平，达到最高级安全标准。就航空领域来讲，维修供应商利用机器人技术进行检测、测试、修理时，也必须遵守高级安全标准，才可以进一步满足飞机安全性与稳定性要求。据此，文章主要对航空维修中机器人技术的应用方法做了详细分析。
　　关键词：航空维修;机器人技术;应用方法
　　中图分类号：TQ056文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）07-0127-03
　　长期以来，人们对于机器人一直保持着迷恋与恐慌，但是就企业而言，机器人是实现技术创新，成为高新技术企业的重要基础。其实，机器人技术在航空领域中的应用进展相对要慢一些，普及范围也相对较小。虽然机器人比较擅长执行重复性作业，但是自动打孔机的引入尚且处于初始阶段，目前很多飞机生产维修工作依旧是人工作业模式。同时，机器人在航空维修中的应用也比较有限，依旧有待开发。
　　1 机器人技术
　　机器人属于半自主或者全自主工作机器，集成了现代化制造技术、材料技术、信息化技术等，属于智能制造的代表产品。机器人主要包含两种，即制造环境下所应用工业机器人、非制造环境下所应用服务机器人。服务机器人由于应用环境差异，划分为为家庭或为人服务的机器人、特殊环境下的专业服务机器人。在航空维修领域所应用机器人，属于专业服务性机器人。
　　虽然人们对于机器人的应用具有一定的想象力，但是实际上机器人与人们的期望之间依旧存在比较大的差异。其一，机器人融合了多学科体系，需汇总融合硬件与软件等多学科知识，需要大规模研发队伍与时间，投入市场会耗费很长时间。其二，目前工业机器人大部分都是处于结构化环境运转，服务机器人只能够完成简单任务，特种机器人则需要依赖于遥控才能够完成特殊项目。
　　2机器人与人类
　　有学者指出，自动化技术的有效应用会给员工造成压力，导致员工担心失去工作，即机器人检修工作的便捷性、及时性、稳定性、精确性，是否会对人类工作岗位造成威胁。这是必然的，相关技术公司明确指出未来人类所需完成的维修任务不断增多，机器人技术对MRO产业的影响微不足道，而分析学与人工智能技术的影响更加显著，但是不论怎样，在未来人类都会有所属工作岗位。当前大部分技术公司并未将员工工作全部转给机器人，并且工会也实时参与了机器人项目。这主要是由于只是想要将员工从更加繁杂的劳动中解放，促使工人聚焦到灵活性、创造性工作中去。
　　机器人可以有效改善員工身体健康状况，即在比较狭窄的空间工作以及极易引发烦躁情绪的工作会对员工身体素质造成影响。例如在航空客机中需要安装几万个铆钉，工作太过繁琐，对此通过自动化直立式机器人就能够快速有效的完成任务，将员工从中解放。不仅如此，机器人还具有一些其他显著优势，即提高工作效率与质量，节约时间与成本等，尤其是在比较狭窄不舒服的空间内，可以重复作业。机器人与人类之间的相互协作的关系，共同工作，软件与技术无法全面代替工程技术人员，所以，人类应尝试去接受机器人，而不必恐慌。航空客运飞机车间地板机器人就是典型代表，工程师通过机器人的声音识别能力为其传递工具，工程师则只需要专注自身工作。此外，RAPID机器人的作用是辅助检测，是提高效率与质量，节约成本并提升效益的重要工具。
　　3 航空维修中机器人技术的应用方法
　　3.1基于工业机器人技术的机械零部件特殊修理
　　在航空维修中，为了进一步完成零部件缺陷环节低热输入焊接、表层尺寸恢复等任务，主要引用了激光熔覆技术与热喷涂技术。因为零部件之间外形存在较大差异，损伤部位也相对不同，这就直接加大了维修中激光熔覆或者喷枪精确定位的难度，但是通过工业机器人高度柔性化，能够切实有效加以解决。
　　3.2基于机器视觉技术的零部件外观尺寸检测维修
　　在飞机进气道防护栅维修时，需以目视的方式检测大约10万小孔的裂缝，工作量非常大，此过程也很容易发生人为失误，造成维修效率与质量下降，进而引发裂缝检修遗漏现象，最终影响飞机维修质量，威胁飞行安全。对此，基于机器视觉技术进行裂缝检测，利用机器视觉技术转变目标为图像信号，传输到专用图像处理系统中，以图像处理技术为辅助，自动识别、标记、存储防护栅裂缝，并加以解决。在橡胶零部件检测过程中，橡胶具备一定的弹性，直接阻碍了几何尺寸测量工作的开展，落实效率也相对偏低。而利用OGP影像测量系统，其中集中了精密光学技术、先进电子技术、软件多元化功能、精密机械等，能够精确化显示零部件影像，从而提高测量的精准性。此系统通过机器视觉与图像处理技术，能够进行橡胶零部件非接触式测量，所获数据信息也十分详细，切实解决了橡胶零部件测量准确性与快速性明显不足的问题。
　　3.3基于全向移动技术的飞机大型零部件运输装配
　　在航空维修中，一些大部件运输装配一直都是难以解决的关键性问题，其过程与配套工装调整之间的对接需要耗费很多时间。因此，利用全向移动技术进行运输装配全向车研发。此车利用了速度伺服、多轴运动精确性控制、无源无线等先进化技术，能够实现车辆平面的自由度任意方向移动，当前已经实现了在航空维修工厂作业中的发动机、机载部附件、武器装备系统等运输装配中的广泛应用，并获得了良好效果。
　　3.4基于机器人技术的航空飞机自动化喷漆与除漆
　　在我国新型战机服役中，其隐身涂层具有一定的独特性，在喷漆与除漆方面要求都非常严格，航空维修既有工艺方法与人工作业模式难以完成。对此，引进并吸收以机器人技术为基础的自动化喷漆与除漆方式已经成为必然趋势，以此保证航空维修工作的顺利开展。
　　3.5基于机器人技术的航空飞机零部件精密化打磨
　　在航空维修中，很多零件在投入使用一定时间之后，会出现划伤或者腐蚀等表层缺陷，需要人工打磨加以去除干净，其中小型零部件处理难度并不大，而大型零部件，即座舱盖覆盖件，其对打磨之后的厚度均匀性要求非常高，处理时不仅劳动强度较大，对于工人技术能力要求也非常高。因此，基于机器人提高作业效率与产品质量，将会是后续机器人技术主要研究方向。 　　4 机器人未来发展趋势
　　初始时期，只期望通过机器人进行飞机表层检测，但是后续又希望可以通过涂层技术微型化实现测试与维修，最终目标则是优化航空维修模式，提高维修效率与质，加快维修速度。而且在机器人实现在维修领域应用方面，最大的难题是缩小比例，航空飞机的构造比较复杂，机器人需要通过一些比较细小的管道，并且可以机动或无线通信，自由安全进出飞机机身。就短期而言，航空领域可以在机器人上受益的主要是通过机器人实现库存与工具优化管理，例如亚巴逊公司的点货机器人。相关航空领域也在自主研发运动式机器人，计划将其应用到机翼生产厂进行工具与零部件传递。
　　5 航空维修中的机器人关键性技术发展
　　5.1机器视觉技术
　　所谓机器视觉技术实际上就是机器人技术与照相测量技术的有机融合。在航空维修时，因为存在大量目视检查工作，对于机器视觉技术的需要相对更迫切。就理论角度来讲，所有需要目视检查的内容都能够利用机器视觉技术加以实现，并且工作效率与质量相对较高，特别是工作效率，能够显著提升。其中所关联的图像处理与软件开发定制是机器视觉技术的关键所在，需要着重进行突破。
　　5.2快速逆向测量技术
　　在大多数工业机器人操作中，只有以目标产品的外形数据信息为基础，才能够实现对机器人运动轨迹与路径的详细计算，然而在航空维修中，因为上游企业技术被封锁，许多目标产品原始图纸与数字几何模型的双层缺陷。在此形势下，只能利用专业的逆向测量设施设备，针对目标产品外形进行快速逆向测量，从而获得数字几何外形数据。而基于快速逆向数据处理与编辑技术获得科学有效的合格三维数学几何模型，是一项关键性的技术。
　　5.3离线编程与仿真技术
　　机器人最终执行是以程序驱动为载体的，传统的示教变成精确度较差，效率也非常低，根本不能和目标产品数字几何模型之间实现顺利衔接，在复杂的航空产品定制维修时，使用也备受限制。想要实现对机器人的精确化与柔性化控制，进一步满足实际应用中的限制性要求，避免出现各式各样的影响与相互碰撞，并显著提高编程效率与水平，需要深化对机器人离线编程系统的应用探索。
　　5.4高精度测量定位技术
　　在航空维修特定流程中，即整机喷漆与除漆，作业区域范围较大，远超主流工业机器人的工作范围，但是对于精确度要求很高，而既有工业机器人绝对定位精确度相对较低，难以满足作业中对空间定位精确度的相关要求，所以，应利用高精度测量装置指引机器人末端执行器，以此对运动轨迹进行伺服控制。当前，除利用传统激光跟踪仪器之外，还应用了室内GPS技术，其非常适合进行大尺寸测量，能够在整个作业区域内构建测量场，还能够就现场实际需要，添加機器人，但是不需耗费额外成本，能够有效减少固定工装投入成本。
　　6 结语
　　航空维修不同于航空制造，在引进机器人技术时，不能单纯照搬照抄，盲目追求最新、最先进技术，而是应该着重探究既有的发展成熟的机器人技术，即机器视觉技术、机器人智能提举系统等等，并在航空维修中寻求最佳适用区域，这样一来，才能够不断扩大机器人技术在航空维修中的应用深度。尽管当下航空维修领域的机器人技术应用依旧处于初步发展阶段，但是也已经有很多相对成功的案例不断出现，这就直接说明了机器人技术在航空领域中的广阔发展前景。在未来，航空维修市场竞争会进一步升级，基于先进的机器人技术，提高企业综合实力，已经成为航空维修行业发展的必然趋势。
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