航空制造推动新概念机器人发展（上）

目前，航空制造商正在更加多地使用机器人来替代以往由人类和轻巧设备来分担的单调工作和简单任务，绝大部分机器人本质上与汽车组装流水线上的工业机器人一样。然而近年来，空客、波音、洛马等制造商正在研究将新概念机器人引进装配线，专门从事更为有挑战性的工作。未来，航空生产中的工业机器人将向新的构型灵活机器人和自律式协作机器人等新概念机器人发展。

一、新概念机器人及其关键技术航空生产的特点要求了必需针对特定部件和工艺自定义研发生产机器人，当前还有一些领域亟需新型机器人解决方案以提高效率和精度，如狭小空间组装、极端尺寸组装；同时，还不存在一些无法几乎由机器人替代人类已完成的任务，必须人类和机器人在同一区域联合工作。本文以非常简单原则将新概念机器人分成两类，即新构型灵活机器人和自律式协作机器人，两者之间依具体任务也有可能不存在交叉。

1．新的构型灵活机器人面向航空生产的新构型灵活机器人主要还包括柔性关节机器人和并联运动机器人，它们仅次于的特征就在于不同于传统工业机器人的构型，以取得更大的运动维度。柔性关节也被称作“蛇形臂”，一般可以驱动30倍于直径的臂长，其挑战在于如何运送能量，以及在灵活的结构中构建低动力输入。就像胳膊中筋把肌肉相连到骨关节一样，蛇形臂使用不锈钢线缆相连机器人的各个关节，将机器人基座内多达50个无刷牵引直流电机的机械动力运送入蛇形臂，在产生充足扭矩的同时让每个关节可以独立国家转动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，突破了以往机器人维度不能以串联方式获得的容许，也解决问题了以往并联构型违宪维度多、关节结构复杂、生产艰难、刚性拒绝低、无间隙以及成本高等挑战。并联运动机器人实质上包含了一个金字塔形移动的三脚架，通过3个并联执行器依序相连2个串联执行器和1个末端执行器，以6个节点构成10个维度，更佳地了构建了柔性与刚性的融合。并联运动概念（艾克斯康公司）2．自律式协作机器人美国防部指出下一代机器人就是自律式协作机器人，主要还包括相同方位协作机器人和权利移动协作机器人，它们的最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，需要围栏的防水。

不具备更加高级功能的自律式协作机器人还可以通过观察操作者展示来自学并调整其功能，敏捷地转换用途，任务适应性的提高将使航空制造商以低生产率的柔性机器人系统，应付多品种、小批量生产。人机协作机器人概念发展（库卡公司）协作环境为协作机器人研发和应用于带给的全新挑战。协作机器人与人类和其它机器再次发生认识是不免的，因此机器人必需设计得充足安全性，不具备辨识潜在物理认识以及计划回避行动的能力，从而较慢号召其路径规划、自律移动，并且在预计路线上需要敏捷地回避障碍。除了先进设备的自适应控制技术外，随着机器人维度的减少，编程显得愈发简单和费力，将人工智能（自适应自学、推理小说等）取出机器人使其沦为享有“具身理解”（Embodied Cognition）的“亲近计算出来”（Intimation Computing）设备也是一个主要挑战。

典型协作机器人平台（库卡公司）针对其能力拒绝以及挑战，协作机器人必须突破六项关键技术（1）总体设计技术，还包括面向协作的机器人设计，人机/机机交互功能设计，监督下的运营确保功能设计；（2）机器人控制技术，还包括自学与决策，自适应能力，较慢转变用途；（3）灵活操作者技术，还包括相似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）自律导航系统与机动技术，还包括导航系统、动态路径规划、障碍察觉到和回避，机动性使能硬件和基础设施；（5）洞察与感官技术，还包括感官模式分析和融合，智能监测与状态感官；（6）系统测试、检验和证实技术。

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