实际应用中,蛇形机器人系统具有两种控制方式,一种是由操纵杆进行控制;另外一种是在末端安装智能导航系统(如工业相机),实现自主运动。根据操作任务的不同,可以选择不同的控制方式。
蛇形机器人可用于完成飞机部件内腔的检测、密封以及飞机表面喷涂等任务。它是一种非破坏性的操作技术,维修人员剩下了拆卸和重新装配飞机零件的麻烦。另外,通过安装不同的末端执行器,蛇形机器人还可以完成标准间紧固、制孔、去毛刺、异物清除、清理金属屑或废液、飞机部件内腔的穿线等复杂操作任务。以下通过两个经典案例来介绍蛇形机器人在航空制造领域的具体应用。
1、装配机翼不再是难题
现在所使用的机翼并不是简单的一块金属板插在机身上,它们包含复杂的油缸群、液压系统、电缆结构、发动机支架、副翼、襟翼、柱梁结构、桁条等等,这些都需要人工作业,在狭窄的空间里钻孔,安装螺栓和进行密封工作。显而易见,这些工作是缓慢而复杂的。
弗朗霍夫研究所研发的蛇形机器人实际上是一个携有单个机械臂的机器人,总重60公斤,其中机械臂长2.5m,有8个铰链结构,重量15公斤,其电机可产生500N.m的扭矩来驱动机械臂的8个关节,每个关节可独立转动到90°。这样蛇形机器人可以很容易到达狭窄的需要作业部位,甚至是飞机机翼的最远端。
2、变身机械师修复飞机引擎
一架喷气式飞机的引擎装备大概有100个传感器,当我轮中因为故障产生一些细小碎片导致整个发动机故障时,传统的方法只能结束飞机的全部应用,拆开引擎拆掉这些传感器进行修补,这些措施往往会消耗航空公司数百万元。
劳斯莱斯和通用电气公司的工程师们开发了一种专门用于发现并修复飞机引擎故障的蛇形机器人。该机器人直径只有大约半英寸,将它们放入引擎中,由一名技术员进行控制,通过内窥镜的形式检查引擎内部,同时可以通过自身携带的打磨设备来磨光破损的压缩机叶片。
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