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1、 4 航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE & ENGINEERING 2010/6 机器人在维修中的应用 Rethinking Robotics 机器人在维修业的应用落后于其他行业，但目前有越来越多 的企业和研究机构已经开始了探索之路。 对 机器人在航空维修业应用的现实 性和前景存在两种观点，一种观 点认为技术上尚不成熟，美国桑地亚国 家实验室的能量系统和机器人中心把它 比作处于7级技术成熟度中的46级之 间，而机器人系统只有达到7级才能够 在生产上使用。另一种观点却坚持认为 机器人在民机维修与军机维修中的情况 有所不同，是否采用机器人仍是“钱在 起控制作用”。因为飞机制
2、造商一般都 是雇用有技能的工人来制造及修理飞 机，维修要实现自动化就需要大量的工 装重组和投资才能获得相同质量及可靠 性的维修。很显然，机器人在维修业的 应用远落后于其他行业。 老问题，新方法 基于后一种理由，在维修领域，一 些自动化装备也被闲置不用。突出的例 子是巴氏设备开发集团公司的自动化维 修机器人（AMS）系统，该系统起初的 名称是多用途机器人系统（MURS） ，是 为检测 B-52 轰炸机的油箱而设计的， 油箱检测是空军中最脏的工作。 MURS 可在 15 分钟内组装而成， 然后放入油箱。该系统通过一根计算机 电缆与外界连接。但 MURS 仅用于油箱 检查所节省的工时并不很多，若给机
3、器 人安装工具和刷子，在操纵装置的控制 下用于清理油箱褪漆时的残留物，则可 以省 50% 60% 的人工。 MURS 的核心是一个有先进软件的 三维激光扫描装置，该装置可以生成控 制机器人运动的“虚拟工具” 。 2007 年，当巴氏公司向空军交付 MURS 时，空军却决定采用新的油箱处 理法， 巴氏公司只好将 MURS 加以改型， 应用于无损检验、透明状态下的翻新和 其他的修理场合。美国海军有可能看好 机器人在虚拟工具生成、自行编程以及 防撞击等方面的应用前景。 机器人在民机维修上的前途如何可 能与军机维修有较大差别。民机维修企 业的确没有资金开发这一技术。 巴氏公司认为：AMS 有很好的商
4、用前景，其中包括喷漆、涂层、检查、 飞机模线绘制（LOFT） ，并通过计算机 数控程序制造飞机蒙皮段。 桑地亚实验室的重点放在力的控制 程序上。该程序可让机器人识别对工件 所加的力。目前实验室的工作已投入实 际应用，如可让机器人在诸如机身这样 的大尺寸构件上工作。传统的机器人在 紧固大尺寸部件时不具备所需精度。如 果在机器人与工具及工件之间有力控制 传感器，即可感知工件出现损伤时所加 的力的大小。 桑地亚实验室将巴氏公司的 AMS 机器人系统用于最新批次的 F117 战斗 机的吸波涂层，不只是在敷设涂层时节 约了时间而且还消除了返工，这种返工 以前是要由手工完成的。 在民机维修上的前景 巴氏公
5、司和桑地亚实验室的应用研 究工作仍在进行，尽管在隐身战斗机上 应用机器人获得成功验证，但肯冒险在 维修上用机器人的不会很多。 美国北堪萨斯城的 PAS 技术公司 每月用机器人处理大约 10 万件工件。 在 PAS 技术公司的机器人热喷涂室， 由多轴机器人在风扇叶片凸台上涂碳化 钨钴涂层，在压气机叶片上涂陶瓷层， 这方面的应用已至少有 20 年历史。 美国航空公司也尝试在维修及工程 使用自动化 CNC 铣床及车床。该公司 在 10 年前与 GE 公司合作设计了机器人 设备，用于发动机压气机鼓筒的涡流及 超声检测，明显延长了发动机在翼时间。 该公司计划在不久的将来扩大机器人使 用范围，如采用铰链式
6、机械手来完成某 些工作。 值得指出的是，有越来越多的公 司在探索机器人的应用，做到触类旁 通。法国马特拉苏公司是一家大型复合 材料制造商。该公司在游泳池建造方面 成功应用了机器人，过去建一个游泳池 要用 37 小时，现在减少到 13 小时。该 公司用喷树脂的方法建游泳池。这种 树脂喷涂是一种传统应用机器人的模 式。随着航空工业复合材料预浸料获 得成功应用，机器人在航空维修领域 会有很好前景。该公司正在研究将机 器人用于树脂转移成型（RTM） 。因为 RTM 用的预形件制造困难且成本高， 且要长时加热和冷却，如能用机器人 来制造这种预形件，可以节省大量工 时，同时在纤维配置上有更多的灵活 性，因此该公司正在验证机器人在这 方面的能力。 关于机器人的应用， PAS 技术公 司认为机器人从压气机叶片的涂层扩大 到其他产品算不上大的进步，只不过是 工件尺寸上的不同。 （陈石卿 , 译自 O&M，Jul./Aug.2010） J. G. Chandler MRO专辑 / 技术创新
