空间智能机器人不受人体生理条件的限制,将其用于太空探索与利用是自动化技术发展的一个有吸引力的选择,目前是世界各航天大国的重点发展方向。本文首先研究了面向空间站的机械臂和仿人机器人系统,综述了机器人实现大范围稳定运动和智能灵巧操控的理论与方法。然后,综述了用于在轨卫星维护的智能机器人系统,分析了多机器人协作的相关技术。最后,研究了用于大型空间结构在轨装配的智能机器人系统,总结了模块化装配和在轨制造技术。总体而言,本文回顾了空间机器人的技术进展和发展趋势,为该领域的进一步技术研究提供了很好的参考。
迭代生命周期模型在软件工程中已经变得流行,例如在敏捷开发中。相比之下,瀑布模型似乎在制造工程学科中占主导地位。这包括飞机工程和波音公司开发其最新客机 777 的项目。本文介绍了 777 开发的各个阶段,并将此过程与迭代开发进行了比较。比较表明了两个观察结果:首先,777 项目中的整体瀑布方法似乎受到机翼等飞机部件的物理制造性质以及安全问题的影响。其次,还可以确定 777 开发中的几个迭代元素。其中一个主要来源是开发的数字化,特别是使用 CAD 工具进行称为数字预装配的过程。
背景 1997 年,由 EPSRC 资助的为期三年的“无夹具航空航天制造”(JAM)项目成立,旨在研究和开发无夹具设计、制造和装配的方法和技术。该项目的 OMC 部分之一涉及立体摄影测量系统与六自由度机器人的接口,以演示制造情况下航空航天部件的实时装配。虽然该项目专注于航空航天工业,但该技术在造船、汽车和一般制造业中有着广泛的应用。目前,民用和国防领域的航空结构装配是使用专门构造的夹具进行的,以确保最终组装符合设计要求。在产品制造过程中,依靠产品专用夹具提供零件定位和支撑,在保证一致性、准确性和质量方面具有优势,但成本高、交货时间长等缺点
低成本航空公司进入长途市场的过程更加简单;枢纽辐射型和点对点运营模式之间的竞争加剧 产品定制要求和交付周期的分布更加广泛,以适应全服务、混合型和低成本航空公司的要求 更多的客舱选择和目录外的要求导致工程工作量增加、零部件供应商的标准化程度降低 由于集成了更广泛的定制选项,最终装配的复杂性更高;双通道飞机拆解风险 随着低成本航空公司进入枢纽,以及更多点对点长途航班从小型机场起飞,现有航线的市场竞争更加激烈 由于预计双通道运营航班/航线的增长率较低,枢纽机场的货运能力停滞不前
航空业的竞争从未如此激烈。该行业的制造企业目前正在重新考虑其生产方法,主要是为了应对生产率的提高。例如,空客在 2015 年底获得了创纪录的 10060 亿欧元订单,带来了整个工业生态系统,生产速度必须越来越快。这种转变是制造商从手工生产少量物品转向更高效的生产方式的绝佳机会。有许多技术可以实现智能生产方法。实现构造或装配的技术是关键,并以一系列新的连接传感器的形式出现。工厂中的物联网 (IoT) 正在成为一个主要问题,特别是必须能够提高工厂运作的实时可见性并提高反应能力和质量。
高效装配系统的设计可以显著提高产品的盈利能力和制造业的竞争力。高效装配线的配置可以通过适当的方法和技术来支持,例如面向制造和装配的设计、装配顺序规划、装配线平衡、精益制造和优化技术。本文参考 Skycar 轻型飞机装配线的工业案例研究应用了这些方法。考虑到装配结构的分析和所需的优先约束来确定装配工艺顺序,并应用各种技术来优化装配线性能。通过离散事件模拟验证不同的生产线配置,以评估数字环境中效率和吞吐量的潜在增长,并提出最合适的装配线配置。© 2015 作者。由 Elsevier B.V. 出版。同行评审由第 48 届 CIRP 制造系统会议科学委员会负责 - CIRP CMS 2015。
背景 1997 年,由 EPSRC 资助的为期三年的“无夹具航空航天制造”(JAM)项目成立,旨在研究和开发无夹具设计、制造和装配的方法和技术。该项目的 OMC 部分之一涉及立体摄影测量系统与六自由度机器人的接口,以演示制造情况下航空航天部件的实时装配。虽然该项目专注于航空航天工业,但该技术在造船、汽车和一般制造业中有着广泛的应用。目前,民用和国防领域的航空结构装配是使用专门构造的夹具进行的,以确保最终组装符合设计要求。在产品制造过程中,依靠产品专用夹具提供零件定位和支撑,在保证一致性、准确性和质量方面具有优势,但成本高、交货时间长等缺点
在生产过程中应用数字孪生概念支持制造具有最佳几何质量的产品。这一概念可以通过寻找各个零件的最佳组合以最大化最终产品的几何质量的策略得到进一步支持,该策略称为选择性装配技术。然而,这种技术的应用仅限于最终尺寸仅取决于配合零件尺寸的装配,这不适用于钣金装配。本文开发了一种用于钣金装配的选择性装配技术,并研究了批量大小对改进的影响。所提出的方法利用变化模拟工具(计算机辅助公差工具)和优化算法来找到配合零件的最佳组合。所提出的方法应用于三个钣金装配工业案例。结果表明,使用这种技术可以大大减少此类组件的最终几何变化和平均偏差。此外,增加批次大小会减少可实现的变化改进量,但会增加可实现的平均偏差改进量。
本研究引入了一种成本建模架构,用于确定最新连接技术发展的成本效益。铆接是航空航天工业中的传统连接方法,但它是一种耗时、昂贵的工艺,并且会增加结构的重量。作为 JTI Clean Sky 2 联合技术计划的一部分,OASIS 项目(“用于飞机结构部件装配的摩擦搅拌焊接 (FSW) 和激光束焊接 (LBW) 优化”)旨在展示新型连接技术的可行性和成本效益。正在研究的技术是 LBW、FSW 和摩擦搅拌点焊 (FSSW)。物理演示器、模拟研究以及来自 OASIS 项目合作伙伴的行业领先技术专长有助于开发详细的生产流程图并输入准确的流程指标以确定制造成本。为此,我们开发了一种基于活动的成本建模架构来预测连接技术的成本效益,并根据手动和自动铆接解决方案对其进行评估。该模型的设计方式使其能够集成到当前的制造生态系统中,对于大型航空航天公司具有可扩展性,并且能够执行可以根据需要相互集成的多保真度过程成本模型。
残骸重建和一般紧固件装配过程。在一项关于航空工业点云配准的研究中,孙等[6,7]利用三维点云和测量技术开发了一套拼接飞机残骸的系统。结果表明,其粗配准精度为0.6毫米,可接受的配准精度为0.2毫米。王等[8]提出了一种用于飞机点云配准的通用密度不变框架。结果表明,与其他研究[9-11]相比,他们的方法具有更好的精度(0.6毫米——1.0毫米),以均方根误差(RMSE)评估。虽然精度有所提高,但所提出的方法适用于整个扫描飞机,而不是特定的部件。徐等[12]提出了一种紧固件装配的配准方法,其中利用局部几何特征和迭代最近点(ICP)算法。该配准方法用于扫描数据和 CAD 模型之间。结果表明,与单独使用 ICP 算法相比,所提出的方法具有更好的效率。但是,所提出的注册方法的不确定性并未披露。