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机器人在航天装备自动化装配中的应用研究.docx
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[ 摘要] 通过阐述航天装备传统人工装配方式的不
足,提出了工业机器人装配方式的重要价值。简要介绍
了工业机器人在国内外航空领域的应用现状 , 分析了航
天装备在机械机构、系统组成、产品种类细分程度等方面
的特点;针对航天装备装配过程中效率较低的工序 , 提
出了工业机器人应用的研究思路与方向,并列举了需要
突破的 4 项关键技术。最后,对机器人在航天装备自动
化装配应用中的发展方向和趋势进行了展望。
关键词:航天装备装配 工业机器人 串联机器人
并联机器人 自主移动机器人 机器视觉
[ABSTRACT] Through specifying deficiencies of
traditional manual mode of space equipment assembly, the
important value of industrial robot assembly mode is pro-
posed. Meanwhile, application status of robot in aviation
field at home and abroad is introduced. The characteristics
of structure, system composing and product species of
space equipment is analyzed. According to inefficiencies of
working procedure during space equipment assembling, re-
search ideas and direction of robot application is proposed.
The four key technologies needed to be breakthrough are
enumerated. In the end, developing direction and trend of
robot application in space equipment automatic assembly
is prospected.
Keywords: Space equipment assembly Industri-
al robot Serial robot Parallel robot AGV Machine
vision
航天装备主要包括运载火箭、各类卫星等。运载火
箭等航天装备通常为筒状结构,本文主要研究对象为中
小型筒状结构航天装备。这类装备的装配通常包括部
装和总装两个环节,部装主要完成舱体口盖的修配、托
板螺母及支架的铆接、钻孔、攻丝等工作;总装环节主
要完成弹上成件的安装、舱段对接以及总装测试等工
作。
目前,国内航天装备的装配大量依靠人工操作,产
品装配的质量、装配精度及可靠性、装配周期与操作工
人的经验有较大关系,效率低下。随着新型航天装备对
装配精度以及研制周期的要求越来越高,这种生产方式
显然已经很难适应未来的发展趋势。
工业机器人的应用,不仅可以提高产品质量与产
量,而且对于提高产品生产效率、节约材料消耗以及降
低生产成本有着十分重要的意义。随着机器人技术的
不断发展,机器人的智能化水平以及运动精度的逐步提
高,以及各行业尤其是航空工业对机器人应用经验的不
断积累,使得机器人技术在航天装备装配中的应用成为
可能。
1 工业机器人在航天装备装配中的重要价值
传统的工业机器人在各行业的应用给工业机器人
在航天装备装配中的应用打下了基础。将工业机器人
应用于航天装备的装配生产,具有重要价值,具体如下:
(1)提高航天装备装配效率,缩短航天装备生产周
期,实现航天装备的快速交付。
(2)减少航天装备生产过程中人工因素的介入,提
高航天装备装配精度与自动化水平,保证产品装配质量
一致性,提高交付航天装备的可靠性。
(3)通过对多机器人协作、机器人手眼视觉、机器
人自动导航、车间自主定位等技术应用的研究,为航天
装备柔性化智能生产车间建设打下技术与经验基础,以
实现未来多型号航天装备的自动化混线生产。
(4)掌握工业机器人技术在航天装备装配中的应
用技术和经验,为拓展工业机器人在航天科技工业中的
应用做好技术储备。
2 工业机器人在航空及航天领域的应用现状
随着工业机器人绝对定位精度、负载以及结构刚度
的不断提高,其灵巧、高效、柔性好等特点吸引了国外各
大飞机制造公司,纷纷开始从事机器人自动装配的研
究。2001 年,波音和
Electroimpact
公司合作研制了一套
ONCE
机器人自动制孔系统用于
F
/
A
-
18
E
/
F
战斗机副
翼蒙皮骨架的自动制孔、锪窝、孔检测等操作
[1]
。2009
年,德国宝捷
(Broetje
)公司为欧直公司研发了一种新型
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