韩国平面设计网站,wordpress 开发插件,重庆头条新闻,什么程序做的网站没有index页面来源#xff1a;中国机器人网《工程》杂志撰文认为#xff0c;工业机器人在许多行业中已经建立了良好的基础#xff0c;并且通常与现代化的先进制造系统相关联#xff0c;但是#xff0c;航空制造仍然严重依赖熟练的手工作业。航空制造中采用机器人的一个主要障碍是缺乏精… 来源中国机器人网《工程》杂志撰文认为工业机器人在许多行业中已经建立了良好的基础并且通常与现代化的先进制造系统相关联但是航空制造仍然严重依赖熟练的手工作业。航空制造中采用机器人的一个主要障碍是缺乏精度不过随着精度的提高航空工业预计将大幅增加柔性自动化技术的使用。《工程》杂志发表的这篇文章着眼于可以提高机器人精度的技术及其一些应用。许多人惊讶地发现飞机组装仍然是一个手工过程。航空工业通常被认为是先进制造业的巅峰因此它在某种程度上落后于传统汽车行业这一点令人惊讶。考虑到飞机与汽车装配之间的相似性这更令人惊讶。根据如何确定装配形式装配可以分为三种类型1在确定性装配中只有零件才能确定装配的最终形状。通常用于由可嵌套零件组装成的部组件例如发动机或变速箱。这有点像搭乐高积木。2在夹具构建中外部框架确定装配的最终形状。柔性和/或具有可移动界面的零件被装入夹具中该夹具将即将完成的部组件保持在所需形状零件通过原位紧固以形成一个刚性部组件然后将整个部组件从夹具中移出。3在一种测量辅助装配中使用可移动的卡钳和夹具将挠性和/或具有可移动界面的零件彼此相对固定。然后使用测量值来引导零件的位置和方向以产生所需的部组件形状。零件通过原位紧固以形成刚性部组件然后移除卡钳和夹具。建筑物通常以这种方式建造。汽车车身和机身结构通常都是用夹具建造的。它们都包含带有可滑动界面的柔性薄壁板这些壁板被卡入夹具中然后紧固在一起。在汽车组装中壁板通常通过点焊连接在一起而对于飞机壁板通常在夹具中钻孔并用铆钉或螺栓填充。在航空装配中通常也有必要对部组件之间的界面进行填充或修整。使用垫片是填充间隙而修整意味着将多余的材料加工掉。两者都增加了重量因为修整意味着必须包括修整余量而且不一定会被去掉。近年来航空制造中的钻孔和填充操作已大量实现自动化。但是这主要是使用基于龙门架的定制机床而不是灵活的自动化系统它比起焊接机器人更像是一个非常大型的机床。这种方法的问题在于它需要在单个设计上进行大量投资就像老式的大规模生产而不是现代的精益自动化一样。当需要重新配置生产系统时缺乏柔性会导致巨大的问题。T型车于1927年停产时这个问题让福特几乎破产了而随着A380的停产这也将影响空客的利润。空客在A380机翼壁板钻孔和填充的定制龙门自动化设备上投入了巨资。在航空中使用柔性的自动化涉及许多挑战。钻孔会产生反作用力和振动这可能需要更具刚性的机床。修整要求的精度要高于当前机器人所能达到的精度。与其他行业相比航空装配复杂且批量小涉及大量独特的操作但只生产相对较少的最终产品。这意味着必须生成大量的机器人程序。另一个困难是由于最终结构又大又复杂因此有必要同时执行多个操作。这意味着人类可能需要在机器人附近工作这需要大幅增强的安全系统。常规钻孔存在高轴向反作用力和高振动水平的问题这使得相对更灵活的工业机器人结构很难产生高质量、高精度的孔。现在也可以使用带有小直径切削刀具的铣床对圆形路径进行插值来产生孔这样的反作用力和振动较小。然而能够在大型机体上钻孔的重型机床对于精益的生产系统而言不够灵活或无法重新配置。相反由于刚度和惯性效应以及背隙和伺服失配的综合作用工业机器人无法足够精确地对圆形进行插值。轨道钻孔提供了一种使用灵活的自动化方法对加工孔进行插值的方法。它有效地使用了一种非常小的设备该设备沿每个轴的运动刚好足以插值一个孔。然后以与常规钻孔机床相同的方式将该轨道钻孔设备定位在需要钻孔的位置。设备重量轻可以让机器人进行操作从而可以在大型部组件中进行灵活且可重新配置的钻孔。对此我们提出了新概念机器人在航空领域的应用。新概念机器人及其关键技术航空制造的特点决定了必须针对特定部件和工艺定制开发制造机器人当前还有一些领域亟待新型机器人解决方案以提升效率和精度如狭小空间装配、极端尺寸装配同时还存在一些不能完全由机器人替代人类完成的任务需要人类和机器人在同一区域共同工作。本文以简单原则将新概念机器人分为两类即新构型灵巧机器人和自主式协作机器人两者之间依具体任务也可能存在交叉。1、新构型灵巧机器人面向航空制造的新构型灵巧机器人主要包括柔性关节机器人和并联运动机器人它们最大的特征就在于不同于传统工业机器人的构型以获得更大的运动自由度。柔性关节也被称为“蛇形臂”一般可以驱动30倍于直径的臂长其挑战在于如何输送能量以及在紧凑的结构中实现高动力输出。就像胳膊中筋把肌肉连接到骨关节一样蛇形臂采用不锈钢线缆连接机器人的各个关节将机器人基座内多达50个无刷换向直流电机的机械动力输送进蛇形臂在产生足够扭矩的同时让每个关节可以独立旋转90度角。 典型的蛇形臂OC机器人公司并联运动机器人是一项专利技术突破了以往机器人自由度只能以串联方式得到的限制也解决了以往并联构型无效自由度多、关节结构复杂、制造困难、刚性要求高、无间隙以及成本高等挑战。并联运动机器人实际上构成了一个金字塔形移动的三脚架通过3个并联执行器依次连接2个串联执行器和1个末端执行器以6个节点形成10个自由度更好地了实现了柔性与刚性的结合。 并联运动概念艾克斯康公司2、自主式协作机器人美国国防部认为下一代机器人就是自主式协作机器人主要包括固定位置协作机器人和自由移动协作机器人它们的重要特征就是能像工友一样与其它机器人或人类在一起工作无需围栏的防护。具备更高级功能的自主式协作机器人还可以通过观察操作演示来学习并调整其功能敏捷地变换用途任务适应性的提升将使航空制造商以高生产率的柔性机器人系统应对多品种、小批量生产。 人机协作机器人概念发展KUKA公司协作环境为协作机器人开发和应用带来的全新挑战。协作机器人与人类和其它机器发生接触是难免的因此机器人必须设计得足够安全具备识别潜在物理接触以及计划规避行动的能力从而快速响应其路径规划、自主移动并且在预定路线上能够敏捷地规避障碍。除了先进的自适应控制技术外随着机器人自由度的增加编程变得越发复杂和费力将人工智能自适应学习、推理等装入机器人使其成为拥有“具身认知”Embodied Cognition的“亲密计算”IntimationComputing设备也是一个主要挑战。 典型协作机器人平台KUKA公司针对其能力要求以及挑战协作机器人需要突破六项关键技术1总体设计技术包括面向协作的机器人设计人机/机机交互功能设计监督下的运行保证功能设计2机器人控制技术包括学习与决策自适应能力快速改变用途3灵巧操作技术包括接近人类触觉阵列密度的传感器下一代末端执行器面向对象的算法4自主导航与机动技术包括导航、动态路径规划、障碍察觉和规避机动性使能硬件和基础设施5洞察与感知技术包括感知模式分析和融合智能监测与状态感知6系统测试、验证和确认技术。航空制造逐步应用新概念机器人航空制造商正越来越多地利用工业机器人提升自动化水平尤其是装配环节的大量需求让众多美欧研究机构、机器人厂商、创新技术公司纷纷加入与空客、波音、洛马、BAE系统公司等航空制造巨头一同开发各类新构型灵巧机器人和自主式协作机器人并且众多成果已经通过技术验证或生产验证即将或已经用于先进航空产品的制造中。1、柔性关节机器人英国OC机器人公司2001年就开发出了蛇形臂机器人原型根据任务需求不同臂的直径可从12.5mm到150mm不等长度可从1m到10m直径越大负载能力越高。操作员通过“头部跟随”原理控制机器人蜿蜒行进当指令传递到蛇形臂尖端后其余关节将按特定路径跟踪尖端行进。2006年公司与空客英国和库卡合作开发了用于狭小空间装配的蛇形臂机器人其柔性足以将所需工具输送到机翼翼盒内部执行密封和墩粗等装配任务让传统工业机器人无法达到的地方实现了自动化。德国弗劳恩霍夫机床与成形技术研究所2014年开发出了一种专用于机翼翼盒内部装配的蛇形臂机器人机器人重60kg包括总长2.5m、重15kg的8个关节段以及最多重达15kg的末端执行器或检测摄像头独特的齿轮系统总计可产生500Nm扭矩的电机以及线缆-主轴驱动系统。机器人可以安装在移动平台或固定轨道上在工作时沿着机翼移动从事复杂任务比如每个翼盒约3000次的钻铆和密封操作。 翼盒内装配机器人概念OC机器人公司翼盒内装配机器人演示OC机器人公司此外美国空军研究实验室2017年演示了一种基于蛇形臂机器人的远程进入无损评价系统机器人的末端是一个多轴操作头包括多盏灯、小型摄像头和一个端口让检查人员很容易放置各种可互换的无损检测工具包括涡流探针。系统为无损检测工程人员和检查人员提供了一种新型、更好部署的解决方案减少了检查时间、降低了人力和停飞成本提升了安全性。 无损评价系统美国空军研究实验室2、并联运动机器人瑞典艾克斯康2004年起就开始利用专利技术开发X系列并联运动机器人目前已经用在了空客A350机翼壁板钻孔中。2016年在英国航宇技术研究院支持下英国谢菲尔德大学波音先进制造研究中心AMRC通过“未来飞行器工厂”项目联合空客和艾克斯康开发了一个轻量化和模块化版本的机器人具有3个g的加速度以及10μm的定位精度。新型机器人使用复合材料制造包括5个模块可以由2个人轻松拆卸和移动并且工厂温度变化对执行器精度的影响更小。2017年由洛克希德·马丁公司等合资成立的阿联酋艾克斯康有限公司将这款机器人定名为XMini并正式推出机器人可以被分开并在机翼翼盒内部等狭小空间内重新组装已经交付空客直升机公司并可能用于F-35战斗机制造。2018年6月空客A330neo、A350等飞机装配线交钥匙集成商Ascent航宇公司表示已经在自动化解决方案中引入了XMini机器人。XMini机器人埃克斯康公司XMini细节艾克斯康公司并联运动机器人用于A350机翼装配空客公司3、固定位置协作机器人一是执行简单协作任务的双机器人系统两台机器人在固定位置或在轨道上有限移动共同完成夹持、定位、钻孔等任务。空客A340机身D-Nose钻孔采用了基于尼康测量公司自适应机器人控制概念的定位系统在光学坐标测量机的控制下两台机器人合力将工件搬运至精确的钻孔位置。美国空军研究实验室组织联合开发了F-35战斗机进气道机器人钻孔单元并于2010年投入使用一台带有视景导引功能的机器人执行钻孔任务另一台加装激光跟踪系统的机器人测量钻头位置帮助钻孔机器人定位使钻孔定位精度达到14μm。2017年英国谢菲尔德大学波音先进制造研究中心AMRC联合库卡公司开发的锪孔单元应用于F-35制造一台集成了非接触测量功能的锪孔机器人对预制孔进行精确定位另一台机器人则代替昂贵的夹具支撑组件并利用增强现实进行辅助装夹加工效率可提升10倍。此外萨伯公司牵头、空客、庞巴迪、阿莱尼亚、达索航空等企业联合于2012年启动的欧盟框架计划“复合材料和混合结构的低成本制造和装配”LOCOMACHS项目也针对复合材料和金属叠层结构件钻孔开发了创新的解决方案一台机器人监测钻孔操作或在钻孔点增加系统局部刚度同时结构件另一边的机器人执行钻孔操作该方案可降低叠层钻孔成本达50%。F-35进气道双机器人装配单元诺斯罗普·格鲁门公司壁板双机器人装配单元BAE系统公司二是执行复杂协作的多机器人系统集成在固定位置或空间多轨道上的多台机器人共同完成更多样的任务包括与人的协作。2015年达索系统公司与美国威奇托州立大学国家航空研究院共同建立了3D体验中心在一个长方体空间内设置了由9台ABB机器人组成的多机器人先进制造协作示范线可谓世界之最。其中4台机器人安装在空间两侧的地面轨道上 2台机器人安装在其中一侧的龙门轨道上还有3台在空间外部可以3D打印短切纤维复合材料还可以执行铣削、扫描操作以及其它多种先进制造技术加速生产、减少零件数量并消除制造浪费。在中心启动当天3台机器人展示了3D打印复合材料无人机机翼的过程龙门下面的地面机器人夹持机翼龙门上和另一侧的地面机器人执行制造任务之后还用6台机器人验证了机翼翼盒扫描任务2台地面机器人200秒就完成了检测。此外波音在777X飞机机翼翼梁检测单元中使用了一字排开的近12台库卡机器人共同夹持部件以使1台超声检测机器人完成自动检测同时在另一个单元中使用了近20台机器人与工人配合完成手工检测。 多机器人单元美国国家航空研究院三是执行人机协作的类人机器人一般采用基于人类手臂设计的7轴结构在每段结构内都集成了防撞功能和关节力矩传感器在接触到人时会自动远离具有很高的柔性、精度、灵敏度和安全性。此类机器人首推库卡公司的智能工业作业辅助轻量化机器人LBR iiwa它由德国航空航天中心DLR机器人与机电一体化研究所于1995年开发并用于人机协作研究之后联合库卡于2004年将其推向市场并且获得2016年红点设计奖目前DLR正将其用于A350热塑性复合材料构件的制造研究。欧盟LOCOMACHS项目就在LBR iiwa和安川电机莫托曼机器人基础上执行了“装配过程中的自动化与人协作”研究包括4项任务人机交互概念在共享相同装配任务的人附近放置机器人基于微软Kinect视觉系统验证安全区域的动态安排可移动安全区域的分配方案。项目开发了人机交互轴上力/扭矩传感器、接近传感器、机器人速度限制参数、集成激光扫描设备的反馈功能、集成视觉系统的动态路径规划功能这些技术将在提升自动化水平的同时确保协作安全性降低30%的成本。2018年在AMRC的帮助下BAE系统公司将开始在“台风”战斗机生产中采用协作机器人公司开发了一个基于LBR iiwa的协作机器人工作站能够识别并避免碰撞操作员使用无线技术自动加载最佳的个人配置文件并且自动传输定制的提示和指令通过实际任务来指导同等专业技能水平的人员。 协作机器人辅助翼肋安装萨伯公司 固定式协作机器人BAE系统公司4、自由移动协作机器人一是基于大型移动平台的传统机器人系统全向平台具备高刚度、高定位精度和动态稳定性其上安装高精度机器人和可互换的多功能末端执行器不同系统之间可以协作并且具备持续工艺监测功能防止错误和碰撞发生。2013年起弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所通过“大型复合材料结构高效高生产率精密加工”ProsihP II项目开发了一个模块化、自适应、可移动机器人智能铣削系统并且2016年成功地在空客A320垂尾整体壁板上进行了试验多个系统同时操作可以加工30m的机翼和机身主结构。2016年波音787后机身47和48段装配开始使用与Electroimpact公司合作开发的Quadbots多机器人协同装配系统系统由4台装配机器人组成并且采用防撞功能支撑协作每个机器人都可以钻孔、锪孔、检测孔质量、涂覆密封剂和安装紧固件可将装配效率提升30%波音正考虑引入第5台机器人以便执行测试和预先维修不会影响生产。此外2016年波音还获得了一项“机身自动化制造厂”专利车间地板以RFID标识出六个装配单元钻铆机器人、柔性简易工装都是可移动的平时存放在等候区中央控制台基于生产速度和订单分派任务通过运送部件的AGV控制工作和运动时间AGV可自主地根据任务在等候区和各单元之间搬运机器人和工装实现更广泛意义上的机机协作以及装配的自主化。 ProsihP II机器人弗劳恩霍夫研究院 Quadbots机器人波音公司二是基于灵巧移动平台的类人机器人系统类人机器人直接集成在一个小体积全向平台上提供至少10个自由度与人类一起从事各种复杂任务可以说代表了协作机器人的最高水平。库卡公司自2008年起开始推广其omniRob移动机器人机器人在类似AVG的灵巧平台上集成了LBR iiwaDLR的自主工业移动机械手AIMM对omniRob进行了优化安装了集成立体摄像头的倾转盘单元和图案投影仪、基于FPGA的立体视觉处理器能够在未知地形工作并且响应多种任务实现自主化运行。2016年英国GKN航宇旗下福克航空结构和起落架业务部分别基于omniRob开展了人机协作研究航空结构部针对A350外襟翼让机器人拾起自动钻孔单元并将其插入钻孔夹具从这类简单任务中解放老员工去从事更加复杂的任务起落架部利用机器人在套管上均匀涂覆无泡沫的密封剂滴减少操作时间并提升可重复性。2015年由弗劳恩霍夫工厂运行与自动化研究所联合空客和FACC等开展的欧盟框架计划“工业用先进协作机器人验证”项目对其开发的原型移动机器人系统进行了真实条件下的试验系统基于ominRob开发并增加了抬升枢轴单元使其自由度达到了12个可以自由地执行多种装配任务比如涂覆密封剂、搬运、检测等极大减轻工人压力系统还集成了3对立体摄像头监测系统和带缓冲层的触觉传感器能够感知并避免任何碰撞进一步提升安全性。空客在“未来装配”计划中与安川电机合作利用其HIRO双臂拟人机器人来执行A380方向舵梁的人机协作装配实施抓取、插入和预装铆钉等铆接任务成为欧洲工业中首个与人类并肩工作的拟人机器人让人机协作看起来更具人工智能这种机器人目前扩展到了A350平尾翼盒装配线。 ominRob机器人KUKA公司 HIRO机器人辅助A380方向舵梁装配空客公司结语新概念机器人将是未来航空智能工厂的重要基础设施是解决航空产品多品种、小批量柔性制造的重要使能手段也是提高生产效率、降低制造成本的重要实现途径。空客、波音、洛马等航空制造商不仅之前积极投身联合开发而且均加入了2017年美国国防部牵头组建的先进机器人制造创新机构进一步集合全美的学术力量、技术人才和工业资源加快协作机器人的开发与航空应用在大型部件装配线等环境中实现更广泛应用。不远的将来“机器人总动员”就将在航空工厂中成为现实。未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能互联网和脑科学交叉研究机构。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 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