机器人技术在航空维修中的应用

机器人技术在航空维修中的应用

罗翔宇

东方航空技术有限公司云南分公司 650200

摘要：随着国家信息化的发展，机械制造水平和控制技术得到了迅速的提高，机器人在工业领域受到了广泛的关注，获得了大量的应用，为制造企业提供了很多帮助。机器人技术不仅可以高效地管理车间，还可以增加自动化工位，节省空间和提高利用率，在一定程度上提高制造企业的效率和水平，并提供安全的生产环境。机器人技术也广泛应用于航空领域，由于航空飞机的特殊性，供应商可以使用维修机器人进行设备的检查和维修，并使这些机器人能够承受相对严格的安全标准，并满足飞机维修中的稳定性技术指标。基于此，本文主要对飞机维修机器人技术做了详细阐述，并谈论了机器人关键性技术发展及其各种应用场景。

关键词：航空维修；机器人技术；应用方法

长期以来，由于技术发展的两面性，机器人技术带来了很大的争议，人们对机器人的态度也一直存在分歧。但对于企业来说，机器人技术的发展可以提高企业生产效率，通过技术创新实现企业高质量发展，为企业成为高新技术企业提供契机[1]。然而，由于航空工业的高标准，机器人在其领域的发展缓慢，应用范围不大。

1机器人技术概述

机器人可分为半自助或全自助工作机器，是集现代制造技术、材料技术和信息技术于一体的智能制造产品。一般来说，机器人可以分为基于制造环境的工业机器人和基于非制造环境的服务机器人。就服务机器人而言，根据应用环境的不同，又可细分为服务家庭或人的机器人和特殊环境下的专业服务机器人。而用于航空领域的机器人属于专业服务机器人[2]。

尽管人们对机器人保持着强烈的好奇心和想象力，但不可否认的是，实际的机器人与人们所期望的机器人状态相差甚远。首先，机器人是一个多学科系统的集成，不仅需要集成硬件、软件等各个学科的知识，还需要依靠大规模的研发团队，投入大量的时间和精力。其次，现阶段工业机器人的作业环境主要是结构化作业环境，对于服务机器人来说，只能完成一些难度不大的任务，而特种机器人的特殊项目通常需要依靠远程控制来完成。

2航空维修中的机器人关键性技术发展

2.1 机器视觉技术

所谓机器视觉技术，其实就是机器人技术和照相测量技术的有机结合。在航空维修中，由于存在大量的目视检测工作，对机器视觉技术的需求相对更为迫切。从理论上讲，所有需要目视检测的内容都可以利用机器视觉技术来实现，而且工作效率和质量都比较高，特别是工作效率可以明显提高。相关的图像处理和软件开发定制是机器视觉技术需要重点关注的关键点[3]。

2.2快速逆向测量技术

在大多数工业机器人作业中，只有基于目标产品的形状数据信息才能实现机器人运动轨迹和路径的详细计算。然而，在航空维修中，由于上游企业技术受阻，许多目标产品在原始图纸和数字几何模型上存在双层缺陷。在这种情况下，只有使用专业的反向测量设施和设备，才能快速反向测量目标产品的形状，从而获得数字几何形状数据。快速逆向数据处理与编辑是获得科学有效的合格三维数学几何模型的关键技术。

2.3离线编程与仿真技术

机器人的最终执行是由程序作为载体驱动的，传统的示教精度差，效率低，无法与目标产品的数字几何模型顺利衔接，在复杂航空产品的定制化维护中使用也受到限制。为了实现机器人的精确灵活控制，进一步满足实际应用中的限制性要求，避免各种影响和碰撞，显著提高编程效率和水平，有必要深化机器人离线编程系统的应用探索。

2.4 高精度测量定位技术

在航空维修的具体过程中，即整机的喷漆和除漆，操作面积大，远远超出了主流工业机器人的工作范围，但精度要求非常高，现有工业机器人的绝对定位精度相对较低，难以满足操作中空间定位精度的相关要求。采用高精度的测量装置引导机器人末端执行器对运动轨迹进行伺服控制。目前除了使用传统的激光跟踪仪器外，还应用了室内GPS技术，非常适合大规模测量，可以在整个作业区域内搭建测量场，也可以根据现场的实际需要增加机器人，但不增加成本，可以有效降低固定工装的投入成本[4]。

3机器人在航空维修中的应用

3.1机械零件的特殊处理

在航空维修中，为了进一步完成低热输入焊接和零件表面尺寸恢复的任务，主要采用激光熔覆技术和热喷涂技术。由于零件形状差异较大，损坏的零件也相对不同，这直接增加了维修中激光熔覆或喷枪精确定位的难度，但通过工业机器人的高灵活性，可以有效解决。

3.2零件外观尺寸的检查和维护

在维修飞机进气道防护光栅时，需要通过人眼识别和检测裂缝。由于裂缝数量巨大，也导致工作量增加，而且裂缝不易被发现，造成人为失误，影响维修质量，严重危害飞机的飞行安全。然而，采用视觉识别技术的机器人可以有效地完成这项维护任务。机器人可以利用计算机视觉将摄像机捕捉到的图像转换成信号，并将其传输到图像处理系统。通过计算机视觉算法，可以自动标记泄漏，解决飞机的隐患[5]。同样，在检测橡胶等零件时，由于橡胶质地相对较软，阻碍了量具的准确测量，影响了生产效率。这可以通过OGP图像测量系统轻松解决，该系统结合了光学、机械、电子等相关技术，利用零件的图像图片精确测量橡胶尺寸。该系统采用视觉算法和图像处理技术，通过非接触式方法对尺寸数据进行精确测量，有效解决了接触式测量带来的弊端。

3.3大型部件的运输和装配

在航空维修中，一些大型零件的运输和装配一直是难以解决的关键问题，工艺之间的对接和配套工装的调整需要花费大量的时间。因此，利用全向机动技术研究和开发运输装配用全向车辆。车辆采用速度伺服、多轴运动精密控制、无源无线等先进技术，可实现车辆平面在任意方向的自由移动。目前已广泛应用于航空维修厂发动机、机载附件、武器装备系统的运输装配，并取得了良好的效果。

3.4用于航空飞机的自动喷涂和油漆清除

在我国隐身战斗机的研制中，隐身涂层的喷涂质量直接影响到雷达的识别效果。由于隐身涂层的独特性，其喷涂工艺和效果都制定了极其严格的标准，而采用手工作业已难以满足当代战斗机的喷涂要求，因此研制了自动喷涂机器人，通过机器人进行喷涂，保证了飞机的顺利发展，并为国防科技做出了贡献。

3.5飞机零件的精密磨削

飞机部件会受到划伤或腐蚀的影响，此时，就需要手工抛光表面处理来完成部件的保养。然而，小零件可以手工加工。在面对飞机座舱盖等大型零件时，采用人工磨削是不现实的，而且人工磨削的厚度不均匀，影响零件的正式使用。因此，可以开发机器人，并通过机械化操作和均匀磨削，有效提高产品质量和磨削效率，可以成为机器人发展的研究方向。

4结语

在航空维修中引入机器人技术不能全盘照抄航空制造的行业经验，机器人的出现是为了帮助解决工作难题，不能盲目追求新技术而忽视引入机器人的本质。应重点探索和发展机器人技术，将其充分应用于航空维修，扩大技术使用深度。虽然机器人技术在航空维修领域的发展相对缓慢，但随着科研成果的不断展示和成功案例的不断涌现，显示了机器人的发展前景。在未来科技大发展的时代，航空维修行业将加大机器人的发展速度，利用机器技术提升自身竞争力，实现创新型企业的高质量发展。

参考文献

[1] 马骉，陈帅华.RB系列工业机器人机械故障维修及管理策略[J].自动化应用，2021(07):26-28.

[2] 邱志新.机器人技术在航空维修中的应用探索[J].价值工程，2020，39(01):257-259.

[3] 邓国智.航空维修中机器人技术的应用方法[J].粘接，2019，40(07):127-129.

[4] 郭慧卿. 一种航空维修中运货机器人的设计及实现[D].厦门大学，2019.

[5] 成磊.机器人技术在飞机发动机维修领域的应用[J].航空动力，2018(04):39-42.