自这些关键技术取得重大突破以来,工业制造机器人即将迈入智能化、柔性化、精巧化以及更加紧密的合作阶段,以满足航空制造业瞬息万变且日益增加的新需求:
智能化水平会得到大幅度提升,通过改进定位标定、作业规划和碰撞检测的精确度,有望大大缩减生产筹备所需的时间。我们期待看到未来的工业制造机器人不仅能够重复同样的动作,而且能对自身的行为进行实时规划和控制,独立自主地完成各项工作。
柔性化的需求日益凸显。传统的工业制造机器人注重速度和精度,然而在某些特定环境下,如航空制造领域,具有关节力反馈功能和关节柔性的轻量级机器人则表现更为出色。这类机器人自重较轻,能耗较低,负载/自重比相对较高,同时还具备柔顺控制的能力。
精巧化的需求也不容忽视。航空制造过程中常常涉及到在复杂、隐蔽的产品空间内进行作业,例如飞机壁板内部的监测、标准件的紧固及密封,以及进气道的测量、安装、喷涂、检验等环节。因此,关节式冗余自由度机器人凭借其较大的工作空间、灵活性高等优点,拥有广阔的应用前途。
行走机构也是工业制造机器人的重要组成部分。目前常见的工业机器人大多采用轨道结构,但这种方式占据大量的工作空间和地面空间,使得厂房投资和维护成本居高不下。相比之下,将工业制造机器人搭载在轮式或履带式移动平台之上,围绕零部件实施移动制造将会产生更为经济的效果。另一方面,利用真空吸附装置等设备实现工件表面攀附的爬行机器人亦值得关注。
协作化无疑是未来的发展趋势。双臂或多臂机器人正吸引着国内外众多科研机构的广泛关注,全球知名的机器人制造商如ABB、KUKA、YASKAWA等均已开始研发相关产品。目前已有利用双臂协调机器人进行航空复合材料自动铺设的成功案例。
尽管机器人技术的发展日新月异,但我们不能忘记,机器人无法完全替代人类。将机器人融入生产过程,让机器人与人类共同工作,消除人机之间的防护隔离,使人从繁琐单调的工作中解脱出来,投身于更具价值的工作之中,这始终是我们心中最为理想和富有吸引力的航空制造模式。2012年年末,在欧盟第七框架计划“未来工厂”项目的资助下,德国、奥地利、西班牙等国联合发起了VALERI计划,旨在实现机器人先进识别的研究及人机协同操作的开发。在此背景下,空中客车公司在其飞机组装的未来探索(FUTURASSY)项目中付诸实践,将由日本川田工业株式会社研制的仿人体构造双臂机器人引入A380方向舵组装工作站,与普通员工共同承担铆接工作。