近年來，工業機器人因其重複精度高、可靠性好
、適用性強等優點，已經在汽車、電子、食品

、化工、物流等多個行業廣泛應用並日趨成熟
，有效提高了產品質量和生產效率

、節約了勞動力和製造成本
、增強了生產柔性和企業競爭力。此外，對保障人身安全


、改善勞動環境、減輕勞動強度、降低材料消耗發揮了十分重要的作用。而目前航空航天產品製造過程仍舊是勞動密集、工序繁複、工況惡劣、輔fu以yi大da量liang工gong裝zhuang夾jia具ju並bing以yi手shou工gong製zhi造zao為wei主zhu。自zi動dong化hua生sheng產chan能neng力li不bu足zu，已yi成cheng為wei製zhi約yue提ti高gao武wu器qi裝zhuang備bei可ke靠kao性xing和he生sheng產chan能neng力li的de瓶ping頸jing。在zai我wo國guo大da力li發fa展zhan航hang空kong航hang天tian的de時shi代dai背bei景jing下xia

，航hang空kong航hang天tian製zhi造zao企qi業ye應ying用yong工gong業ye機ji器qi人ren進jin行xing自zi動dong化hua生sheng產chan，對dui企qi業ye生sheng產chan模mo式shi轉zhuan型xing升sheng級ji、裝備先進製造能力提升具有十分重要的意義和價值。

在航空航天製造領域，工業機器人不僅要完成典型的點膠
、焊接、噴塗、熱處理
、搬運、裝配以及檢測等作業
，還要進行鑽孔、鉚接
、密封
、修整、複合材料鋪敷、無損探傷等特種作業任務。與傳統製造行業不同，航空航天產品製造具有尺寸大、結構複雜、性能指標精度高、載荷重
、環境潔淨度高以及材料特殊等特點，對工業機器人的結構、性能、動作流程和可靠性等都提出了更高的要求。此外，航天產品多品種、小批量的生產特點還要求工業機器人具有良好的作業柔性和可擴展性

，通過快速重構可形成適應新環境
、新任務的機器人係統。

隨著工業機器人在航空製造領域應用的逐漸深入，一些不足也開始呈現出來
，例如作業規劃和幹涉碰撞檢測的自動化程度低
、定位標定和離線編程等生產準備時間長
、對作業柔性和可拓展性考慮不足導致設備利用率不高等，在航空產品單件小批生產模式下有時無法體現出機器人的優勢。

因此，未來航空製造領域的工業機器人需要更好地適應單件
、小批生產模式下多變的任務需求、複fu雜za的de場chang地di環huan境jing，提ti高gao定ding位wei及ji運yun動dong精jing度du
，縮suo短duan離li線xian編bian程cheng和he生sheng產chan準zhun備bei時shi間jian，提ti高gao設she備bei利li用yong率lv等deng，真zhen正zheng發fa揮hui出chu機ji器qi人ren的de優you勢shi和he特te點dian。下xia列lie技ji術shu將jiang成cheng為wei共gong性xing的de關guan鍵jian使shi能neng技ji術shu。

（1）高gao精jing度du測ce量liang定ding位wei技ji術shu。工gong業ye機ji器qi人ren的de重zhong複fu定ding位wei精jing度du高gao而er絕jue對dui定ding位wei精jing度du低di，無wu法fa滿man足zu飛fei機ji數shu字zi化hua裝zhuang配pei中zhong絕jue對dui定ding位wei精jing度du要yao求qiu，因yin此ci需xu要yao高gao精jing度du測ce量liang裝zhuang置zhi引yin導dao機ji器qi人ren末mo端duan執zhi行xing器qi實shi現xian運yun動dong軌gui跡ji的de伺si服fu控kong製zhi。目mu前qian來lai看kan，大da範fan圍wei測ce量liang主zhu要yao使shi用yong激ji光guang跟gen蹤zong儀yi和heiGPS等，局部測量中單目視覺、雙目視覺、手眼視覺、激光測距傳感器等各有所長，在某些特殊場合下，聲覺
、力覺傳感器也有用武之地。可以預見的是，多傳感器信息融合技術必將得到進一步發展。

（2）末端精度補償技術。機器人末端精度受運動學插補、機器人負載、剛度


、機械間隙、刀具磨損、rexiaoyingdengduozhongyinsudeyingxiang，yincichulecaiyonggaojingdudeceliangyiqiwai
，jianlidingweiwuchamoxinghebuchangsuanfayeshitigaodingweijingdudezhongyaoshouduan。weici，xuyaoduijiqirendeguanjiegangdu、位置誤差

、溫度引起的變形等進行參數辨識
，獲得誤差模型或誤差矩陣，進而通過精度補償算法對末端執行器的定位提供伺服修正。

（3）智能規劃技術。機器人是自動化的載體，無論是鑽孔、噴塗、焊接、切割、裝配還是塗膠、點(dian)膠(jiao)，最(zui)終(zhong)都(dou)依(yi)靠(kao)機(ji)器(qi)人(ren)末(mo)端(duan)嚴(yan)格(ge)按(an)照(zhao)預(yu)定(ding)軌(gui)跡(ji)運(yun)動(dong)完(wan)成(cheng)作(zuo)業(ye)，因(yin)此(ci)軌(gui)跡(ji)規(gui)劃(hua)的(de)結(jie)果(guo)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)工(gong)作(zuo)效(xiao)能(neng)和(he)效(xiao)率(lv)
，而(er)軌(gui)跡(ji)規(gui)劃(hua)的(de)效(xiao)率(lv)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)則(ze)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)生(sheng)產(chan)準(zhun)備(bei)時(shi)間(jian)。在(zai)對(dui)工(gong)藝(yi)深(shen)入(ru)了(le)解(jie)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)路(lu)徑(jing)規(gui)劃(hua)
、機器人軌跡優化、自動幹涉校驗
、工藝參數與過程優化是一個重要的研究方向。

為了提高機器人的智能化程度，諸如專家係統
、模糊係統、進化計算、群計算
、機器學習、神經網絡等人工智能方法將被大量引入
，而圖像識別
、語音識別、語音合成
、自然語言理解等技術也會被廣泛應用於增加、改良人機交互方式。此外
，雲計算、大數據等技術的快速發展，資源共享、知識共享、數據挖掘等理念為提高機器人的分析、決策和協作能力提供了新的思路。

（4）機器人控製技術。由於工業機器人是一個非線性、多變量的控製對象，結合位置
、力矩、力
、視覺等信息反饋，柔順控製
、力位混合控製、視覺伺服控製等方法得到了大量應用和研究，麵對高速度、高精度、重載荷的作業需求
，機器人的控製方法仍將是研究重點。

（5）機ji器qi人ren本ben體ti結jie構gou創chuang新xin設she計ji。由you於yu航hang空kong產chan品pin結jie構gou的de特te殊shu性xing
，傳chuan統tong的de工gong業ye機ji器qi人ren有you時shi無wu法fa滿man足zu需xu求qiu
，隨sui著zhe機ji器qi人ren技ji術shu在zai航hang空kong製zhi造zao領ling域yu的de逐zhu漸jian深shen入ru
，對dui專zhuan用yong、特種
、非標機器人的需求越來越多，這意味著需要針對具體任務進行本體結構的創新設計，擴大機器人的應用領域。

（6）可重構柔性加工單元技術。在飛機的製造和裝配中
，工裝型架數量多、尺寸大、zhongleiduo，shiyibihendadekaixiao。weilaidegongzhuangjiangcaiyongmokuaihuasheji，tongguoyidonggezhongdongtaimokuaigaibiangongzhuanggeju，shiyingbutongchicunheleixingdechanpin。kongkegongsizhengzaiyanzhide“無型架數字化裝配技術中心”就是該理念的產物，該中心是一個軟、硬件相結合的裝配工作站
，融合了一體化數字工裝和各項裝配、調整
、檢測技術
，可大大提高飛機裝配效率。

（7）數字化製造體係支持技術。在以基於模型定義（Model Based Definition，MBD）為核心的數字化工藝設計和產品製造模式下，由三維設計數模分別派生出的三維工藝數模、工裝數模和檢驗數模成為機器人作業規劃和離線編程的依據，因此基於三維數模的作業規劃、基於輕量化模型的裝配過程可視化、基於MBD的數字化檢測和基於MBD的集成數據管理功能不可或缺。此外，未來的機器人離線編程和控製係統需要更加開放，包括支持標準三維數據格式、提供標準化的數據訪問接口、與製造信息化係統互聯等。

伴隨著這些關鍵技術的突破和進步，未來的航空製造機器人將向智能化、柔性化、靈巧化、協作化的方向發展，以適應航空製造業日新月異的發展和不斷湧現的新需求：

①智能化。現有工業機器人需要通過人工示教或離線編程才能執行作業。提高定位標定
、作zuo業ye規gui劃hua和he碰peng撞zhuang檢jian測ce的de智zhi能neng程cheng度du，以yi縮suo短duan生sheng產chan準zhun備bei時shi間jian，是shi未wei來lai工gong業ye機ji器qi人ren的de一yi個ge重zhong要yao發fa展zhan方fang向xiang
，人ren們men甚shen至zhi希xi望wang未wei來lai的de機ji器qi人ren能neng夠gou對dui自zi身shen的de行xing為wei進jin行xing實shi時shi規gui劃hua和he控kong製zhi，獨du立li自zi主zhu地di完wan成cheng工gong作zuo，而er不bu是shi僅jin僅jin局ju限xian於yu動dong作zuo重zhong複fu。

②柔性化。傳統工業機器人追求速度和精度，其重量大、體積大
、功耗大

、剛性大，但在某些特殊場合下，具有關節力反饋能力和關節柔性的輕質機器人因其自重小、低功耗、較高負載/自重比和具備柔順控製能力等特點更具優勢。

③靈巧化。航空製造經常需要在複雜、隱蔽的產品空間內部進行作業，比如飛機壁板內部的監測、標準件緊固及密封，以及進氣道的測量、安裝、噴塗
、檢驗等，關節式冗餘自由度機器人因其工作空間大、靈活性高等特點而呈現出良好前景。

在(zai)行(xing)走(zou)機(ji)構(gou)方(fang)麵(mian)，工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)大(da)多(duo)采(cai)用(yong)軌(gui)道(dao)結(jie)構(gou)，占(zhan)用(yong)工(gong)作(zuo)空(kong)間(jian)和(he)地(di)麵(mian)大(da)，廠(chang)房(fang)投(tou)入(ru)和(he)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)高(gao)。在(zai)輪(lun)式(shi)或(huo)履(lv)帶(dai)式(shi)移(yi)動(dong)平(ping)台(tai)上(shang)安(an)裝(zhuang)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)
，從(cong)而(er)達(da)到(dao)圍(wei)繞(rao)零(ling)件(jian)移(yi)動(dong)製(zhi)造(zao)的(de)目(mu)的(de)不(bu)失(shi)為(wei)一(yi)種(zhong)更(geng)經(jing)濟(ji)的(de)辦(ban)法(fa)。利(li)用(yong)真(zhen)空(kong)吸(xi)附(fu)裝(zhuang)置(zhi)等(deng)實(shi)現(xian)工(gong)件(jian)表(biao)麵(mian)攀(pan)附(fu)的(de)爬(pa)行(xing)機(ji)器(qi)人(ren)也(ye)值(zhi)得(de)關(guan)注(zhu)。

④協作化。雙臂或多臂機器人越來越受到國內外眾多科研機構的高度重視
，ABB、KUKA
、YASKAWA等國際知名機器人製造商紛紛開展了相關產品的研製，目前已經有利用雙臂協調機器人進行航空複合材料自動鋪放的報道。

lingwai，jinguanjiqirenjishudefazhanrixinyueyi
，danbijingbukenengwanquanqudairen，jiangjiqirenjichengdaoshengchanzhong，shijiqirenyurenbingjiangongzuo，xiaochurenjizhijiandefanghugeli
，jiangrencongjiandankuzaodegongzuozhongjiefangchulai，jinercongshigengyoufujiazhidegongzuo，yizhishirenmenxinmuzhongzuilixianghezuijuxiyinlidehangkongzhizaomoshi。2012年底

，德國、奧地利、西班牙等國家在歐盟第七框架計劃“未來工廠”項目的資助下聯合發起VALERI計劃
，其目的就是實現機器人先進識別和人機協同操作。空客也在其飛機組裝的未來探索（FUTURASSY）項目中做出了大膽嚐試
，將日本川田工業株式會社研製的人型雙臂機器人應用於A380方向舵組裝工作站
，與普通人類員工一起進行鉚接工作。

麵對航空航天製造領域大尺度
、高精度、多品種



、小批量的生產特點，提高質量
、降低成本、快速反應是航空航天製造企業應對市場競爭和行業發展的重要手段。工業機器人在企業生產模式轉型升級、提升裝備先進製造能力方麵將發揮著重要角色。當前新型材料、高精加工、複雜裝配對工業機器人的技術應用
、zhizaolinianheguanliguihuatichulexindeyaoqiu
，xuyaozhizaoqiyehejiqirenyanfatuanduimiqiehezuo，zhenduiyingyongzhongmianlindegexiangguanjianjishutansuotupo，congershixiangongyejiqirenjishuzaihangkonghangtianzhizaolingyubuduanchuangxin。

我國航空製造業正處於高速發展階段，新材料

、新工藝的不斷出現和高質量
、低成本、rouxinghuazhizaodexuqiushideqiyepoqiexuyaojishuheshebeishengjigaizao，yincifeichangqidaigongyejiqirenjishudejinyibufazhan，tongshijiqirenjishuyujichulilunyanjiudejinbuyeweigongyejiqirenzaihangkongzhizaoyededaoqinglaitigonglejiyu。keyiyujiandeshi
，zaiwoguodalifazhanhangkongjishudeshidaibeijingxia，gongyejiqirenbijiangzaihangkongzhizaolingyufahuigengdadezuoyong。