CN102554595A - 用于飞机的蒙皮制造装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于飞机的蒙皮制造装配系统，包括：制造子系统；装配子系统，包括：轨道；可移动地设在轨道上的多个装配机器人；装配工具，所述装配工具设在所述装配机器人上；物流子系统，包括：分别邻近所述制造子系统、装配子系统设置的多个工件存放站；设在所述工件存放站内的存储装置；可在多个工件存放站之间运送存储装置的无轨输送车；以及控制子系统，所述控制子系统控制制造子系统、装配子系统和物流子系统的自动工作。根据本发明的蒙皮制造装配系统，有效解决了传统工艺设备无法实现的飞机蒙皮的柔性定位、柔性装夹、柔性输送、柔性存储和柔性装配等问题，装配效率高，装配质量可靠，保证了飞机的气动性能，且降低了成本。

Description

用于飞机的蒙皮制造装配系统

技术领域

本发明涉及飞机蒙皮领域，尤其是涉及一种用于飞机的蒙皮制造装配系统。

背景技术

蒙皮是飞机的重要零件，不仅尺寸大、结构复杂且非常容易变形，同时蒙皮形状精度要求很高，其直接关系到飞行器的气动性能，蒙皮周边轮廓与其它零部件还有复杂的装配协调关系，这在蒙皮的生产和装配环节上带来很大的困难。另外，飞机蒙皮属于典型的多品种小批量的制造模式，对制造过程的柔性有特别突出的要求，传统数控机床和柔性制造系统(FMS系统，即Flexible Manufacture System)虽然可实现常规刚零件的柔性制造，但却难以实现飞机蒙皮的柔性制造。主要原因是传统工艺装备无法实现蒙皮这种易变形薄壁件的柔性定位、柔性装夹、柔性输送和柔性存储，因此仅靠数控机床本身的柔性和常规自动化物流系统无法实现对这类特殊零件实施高柔性制造，更无法实现系统化的柔性制造(从柔性成型、柔性加工到柔性装配的全过程柔性制造)。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于飞机的蒙皮制造装配系统，所述系统实现了飞机蒙皮系统化的柔性制造。

根据本发明实施例的用于飞机的蒙皮制造装配系统，包括：用于制造蒙皮的制造子系统；装配子系统，所述装配子系统包括：轨道，所述轨道邻近所述飞机的飞机骨架设置；多个装配机器人，所述多个装配机器人可移动地设在轨道上；装配工具，所述装配工具设在所述装配机器人上以抓取所述蒙皮并将所述蒙皮定位到飞机骨架上；物流子系统，所述物流子系统包括：多个工件存放站，所述多个工件存放站分别邻近所述制造子系统、所述装配子系统设置；存储装置，所述存储装置可拆卸地设在所述工件存放站内以贮存所述蒙皮；无轨输送车，其中所述存储装置可通过所述无轨输送车在多个工件存放站之间运送；以及控制子系统，所述控制子系统控制所述制造子系统、装配子系统和所述物流子系统的自动工作。

根据本发明实施例的用于飞机的蒙皮制造装配系统，通过将制造子系统、物流子系统和装配子系统紧密有机地结合在一起，实现对蒙皮的制造、运输、存储、装配的全方位集成，克服了传统飞机蒙皮制造装配过程中生产效率低、质量不稳定、人工劳动强度大等诸多缺点，不仅可大幅度提高飞机蒙皮制造装配的自动化和柔性化水平，而且可显著改善飞机蒙皮制造和装配的质量，提高飞机制造的综合效益，同时还有效解决了传统工艺设备无法实现的飞机蒙皮的柔性定位、柔性装夹、柔性输送、柔性存储和柔性装配等问题，装配效率高，装配质量可靠，保证了飞机的气动性能，且降低了成本。

另外，根据本发明实施例的用于飞机的蒙皮制造装配系统还可以具有如下附加技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述存储装置包括：箱体，所述箱体内限定出顶部开口的容纳空间；多个可调限位机构，所述多个可调限位机构分布在所述容纳空间的四周侧壁上以对蒙皮的边缘进行位置限定；以及多个支撑机构，所述多个支撑机构设在所述容纳空间的底部且向上可调长度地延伸，其中所述蒙皮支撑在所述多个支撑机构上。

通过设置多个可调限位机构，在蒙皮存放在存储装置内时，可以有效对蒙皮进行定位，限制蒙皮水平移动，并方便存储装置处的传感器获取蒙皮的准确坐标信息。同时，多个支撑机构的竖向高度(长度)可根据蒙皮的几何形状进行调整，从而形成与蒙皮几何形状一致的支撑阵列，实现对蒙皮的竖向支撑和定位，从而保证蒙皮在存储过程中几何形状不变。

在本发明的一个实施例中，所述支撑机构的顶端均成球形。由于球面上任意一点到球心的距离相等，故支撑机构顶端成球形提高了对存放其上的蒙皮成品的定位精准度，从而使控制子系统能够获得存储装置内存放的蒙皮成品的准确坐标信息，保证了装配环节的装配效率和装配质量。

在本发明的一个实施例中，所述多个支撑机构成M列*N行排列，其中M≥1，N≥1。

在本发明的一个实施例中，所述支撑机构为举升油缸。

在本发明的一个实施例中，每个所述可调限位机构包括：限位柱，所述限位柱沿水平延伸且设在所述容纳空间的侧壁上；和用于驱动所述限位柱沿水平伸缩的限位驱动机构。

在本发明的一个实施例中，所述存储装置进一步包括多个定位销孔，所述多个定位销孔设在所述箱体的底部。由此，无轨输送车在将存储装置运送并存放在装配子系统内的工件存放站时，能够与工件存放站底部的定位装置配合，从而实现对存储装置的定位，保证蒙皮与存储装置底部的定位装置有确定的位置关系，方便控制子系统获取蒙皮的准确坐标信息。

在本发明的一个实施例中，所述装配机器人包括：基体；第一操作臂，所述第一操作臂的第一端通过第一级关节可枢转地连接至所述基体上；第二操作臂，所述第二操作臂的第一端通过第二级关节可枢转地连接至所述第一操作臂的第二端上；工具接口，所述工具接口设在所述第二操作臂的第二端上以安装所述装配工具；机器人控制组件，所述机器人控制组件设在所述基体内以控制所述第一操作臂、第二操作臂和所述装配工具的操作。

通过设置多个装配机器人，与传统的人工装配相比，不仅装配精度好，效率高，装配质量可靠，同时还大大降低了技术人员的工作强度，改善了工作环境。

在本发明的一个实施例中，所述装配机器人进一步包括：底座，所述底座支撑所述基体；多个行走轮，所述多个行走轮设在所述底座的底部以带动所述底座移动。

在本发明的一个实施例中，所述装配机器人进一步包括：第一伺服电机，所述第一伺服电机设在所述第一级关节处以接收所述机器人控制组件的指令并驱动所述第一操作臂；和第二伺服电机，所述第二伺服电机设在所述第二级关节处以接收所述机器人控制组件的指令并驱动所述第二操作臂。

在本发明的一个实施例中，所述装配工具包括：吸持工具，所述吸持工具连接至所述工具接口上以通过所述机器人控制组件控制抓取或释放所述蒙皮；和固定工具，所述固定工具连接至所述工具接口上以通过所述机器人控制组件控制将所述蒙皮固定至所述飞机骨架上。

在本发明的一个实施例中，所述吸持工具包括：座体，所述座体设在所述工具接口上；和多个吸持单元，所述多个吸持单元沿成K列*L行排列地设在所述座体上且保证吸取的所述蒙皮轮廓形状不变，其中K≥1，L≥1。由此，装配机器人在将蒙皮从装配子系统内的存储装置中吸取并转移至飞机骨架上的相应位置时，能够最大程度地保证蒙皮的外形轮廓，防止其产生形变，影响下一步的装配固定。

在本发明的一个实施例中，所述每个吸持单元均包括：可伸缩杆，所述可伸缩杆的一端连接在所述座体上且另一端可伸缩；用于驱动所述可伸缩杆伸缩的吸持伺服电机；

吸盘，所述吸盘安装在所述可伸缩杆的另一端上以吸取所述蒙皮；驱动所述吸盘的真空系统。

在本发明的一个实施例中，所述可伸缩杆的另一端成球形且所述吸盘套设在其上且沿所述球形的周向向外延伸。由于球面上任意一点到球心的距离相等，故可伸缩杆的前端成球形提高了吸持工具对蒙皮定位的精准度，从而使控制子系统能够获得吸持工具所吸持的蒙皮成品的准确坐标信息，保证装配环节可以顺利进行，从而提高装配效率和装配质量。

在本发明的一个实施例中，所述每个吸持单元均进一步包括：丝杠螺母机构，所述丝杠螺母机构设在所述可伸缩杆和吸持伺服电机之间以由所述吸持伺服电机驱动带动所述可伸缩杆伸缩。由此，方便吸持工具的布局，使吸持工具内部结构更加紧凑，同时丝杠螺母机构驱动可靠，定位精准，实用性好。

在本发明的一个实施例中，所述控制子系统包括：控制单元；多个传感器，所述多个传感器分别设在所述装配机器人、装配工具、飞机骨架、存储装置和无轨输送车上；和iGPS单元，所述iGPS单元获取所述多个传感器的位置信息并传送到控制单元中。

在本发明的一个实施例中，所述装配系统还包括两个激光测量系统。

由于吸持工具在吸取蒙皮以及将吸取在吸持工具上的蒙皮转移至飞机骨架的过程中，蒙皮相对于吸持工具可能发生相对滑动，导致装配机器人获取的蒙皮坐标信息不准确，由此，通过设置激光测量系统，在装配机器人抓取蒙皮成品后，可通过激光测量系统精确地获取蒙皮相对于装配机器人坐标系的位姿信息，同时装配机器人可通过iGPS单元获取飞机骨架的坐标信息，由于蒙皮安装在飞机骨架上的位置是确定的，即安装位置相对于飞机骨架的坐标系的坐标信息是已知的，因此装配机器人能够精确获取蒙皮在飞机骨架上的安装位置相对于装配机器人坐标系的坐标信息，这样装配机器人既知道蒙皮(相对于装配机器人坐标系)的准确位姿信息，又知道蒙皮在飞机骨架上的安装位置相对于装配机器人坐标系的精确坐标信息，从而保证了整个装配过程中，装配机器人均能将蒙皮成品精确的安装至飞机骨架的相应的安装位置上，不仅提高了装配效率，同时还有效提高了装配质量。

根据本发明实施例的用于飞机的蒙皮制造装配系统，实现了飞机蒙皮的柔性制造、柔性存储、柔性运输和柔性装配的一体化系统，不仅提高了装配效率，保证了装配质量，同时还有效降低了工人的劳动强度，成本低，实用性好。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的用于飞机的蒙皮制造系统的示意图；

图2是存储装置的局部立体示意图；

图3是存储装置的主视图；

图4是存储装置的俯视图；和

图5是装配机器人的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的用于飞机的蒙皮4制造装配系统100，该系统用于飞机蒙皮4的制造、存储、运输和装配。

如图1所示，根据本发明实施例的用于飞机的蒙皮4制造装配系统100，包括制造子系统1、装配子系统2、物流子系统3和控制子系统，其中制造子系统1包括数字化柔性成型、数字化柔性加工和数字化在线检测三部分，且制造子系统1输出加工好的蒙皮4成品。由于蒙皮的具体制造工序已为本领域内普通技术人员所熟知，因此在本发明的说明中所述制造子系统1不再详细描述。

装配子系统2用于将制造子系统1输出的蒙皮4成品装配并固定至飞机骨架200的相应位置上。具体地，装配子系统2包括轨道21、多个装配机器人22和装配工具23，其中轨道21邻近所述飞机的飞机骨架200设置，多个装配机器人22可移动地设在轨道21上，装配工具23设在装配机器人22上以抓取蒙皮4并将蒙皮4定位到飞机骨架200上。

物流子系统3包括多个工件存放站31、存储装置32和无轨输送车33，其中多个工件存放站31分别邻近制造子系统1和装配子系统2设置，存储装置32可拆卸地设在工件存放站31内以贮存蒙皮4，其中存储装置32可通过无轨输送车33在多个工件存放站31之间运送。控制子系统控制制造子系统1、装配子系统2和物流子系统3的自动工作。

根据本发明实施例的用于飞机的蒙皮4制造装配系统100，通过将制造子系统1、物流子系统3和装配子系统2紧密有机地结合在一起，实现对蒙皮4的制造、运输、存储、装配的全方位集成，克服了传统飞机蒙皮制造装配过程中生产效率低、质量不稳定、人工劳动强度大等诸多缺点，不仅可大幅度提高飞机蒙皮4制造装配的自动化和柔性化水平，而且可显著改善飞机蒙皮4制造和装配的质量，提高飞机制造的综合效益，同时还有效解决了传统工艺设备无法实现的飞机蒙皮4的柔性定位、柔性装夹、柔性输送、柔性存储和柔性装配等问题，装配效率高，装配质量可靠，保证了飞机的气动性能，且降低了成本。

在本发明的一个实施例中，如图2-图4所示，存储装置32包括箱体321、多个可调限位机构322和多个支撑机构323，其中箱体321内限定出顶部开口的容纳空间324，多个可调限位机构322分布在容纳空间324的四周侧壁上以对蒙皮4的边缘进行位置限定。可选地，每个可调限位机构322包括限位柱3221和用于驱动限位柱3221沿水平伸缩的限位驱动机构(图未示出)，其中限位柱3221沿水平延伸且设在容纳空间324的侧壁上，在限位柱3221靠近容纳空间324中心的一端上设有沿竖直方向延伸的调节板3222，由此方便对存放在存储装置32内的蒙皮4进行限位或调节，如图3所示。限位驱动机构用于驱动限位柱3221的水平移动，例如限位驱动机构可以是液压油缸。当然本发明并不限于此，限位驱动机构也可以是电动汽缸。

通过设置多个可调限位机构322，在蒙皮4存放在存贮装置32内时，可以有效对蒙皮4进行定位，限制蒙皮4水平移动，并方便存储装置32处的传感器获取蒙皮4的准确坐标信息。

如图2-图4所示，多个支撑机构323设在容纳空间324的底部且向上可调长度地延伸，且蒙皮4支撑在多个支撑机构323上。由此，多个支撑机构323的竖向高度(长度)可根据蒙皮4的几何形状进行调整，从而形成与蒙皮4几何形状一致的支撑阵列，实现对蒙皮4的竖向支撑和定位，从而保证蒙皮4在存储过程中几何形状不变。

可选地，多个支撑机构323成M列*N行排列，其中M≥1，N≥1，也就是说多个支撑机构323构成M*N的支撑阵列，例如在图2-图4的示例中，多个支撑机构323构成了5*8的阵列，这样可以更好地支撑存放在其上的蒙皮4，防止蒙皮4变形。有利地，每个支撑机构323的顶端均成球形。由于球面上任意一点到球心的距离相等，故支撑机构323顶端成球形提高了对存放其上的蒙皮4成品的定位精准度，从而使控制子系统能够获得存储装置32内存放的蒙皮4成品的准确坐标信息，保证了装配环节的装配效率和装配质量。这里，本领域内的普通技术人员可以理解的是，在实际存储过程中，可根据需要存储蒙皮4成品的形状和大小来灵活改变多个支撑机构323所构成的阵列，即改变M和N的数值，以便更好地支撑定位蒙皮4成品，防止蒙皮4发生形变。

可选地，支撑机构323为举升油缸。当然，本发明并不限于此，在本发明的另一个实施例中，支撑机构323也可以是电动汽缸。如图3所示，存储装置32进一步包括多个定位销孔325，多个定位销孔325设在箱体321的底部。由此，无轨输送车33在将存储装置32运送并存放在装配子系统2内的工件存放站31时，能够与工件存放站31底部的定位装置(图未示出)配合，从而实现对存储装置32的定位，保证蒙皮4与存储装置32底部的定位装置有确定的位置关系，方便控制子系统获取蒙皮4的准确坐标信息。可选地，定位装置为可与存储装置32底部的多个定位销孔325一一对应且相互配合的定位销(图未示出)。

如图1和图5所示，装配机器人22包括基体221、第一操作臂222、第二操作臂223、工具接口224和机器人控制组件，其中第一操作臂222的第一端通过第一级关节225可枢转地连接至基体221上，第二操作臂223的第一端通过第二级关节226可枢转地连接至第一操作臂222的第二端上，工具接口224设在第二操作臂223的第二端上以安装装配工具23，机器人控制组件设在基体221内以控制第一操作臂222、第二操作臂223和装配工具23的操作。

也就是说，第一级关节225分别连接在基体221和第一操作臂222之间，第二级关节226分别可枢转地连接在第一操作臂222和第二操作臂223之间，在第二操作臂223远离第二级关节226的一端设有用于安装装配工具23的工具接口224，机器人控制组件在接受控制子系统中控制单元的控制命令后对第一操作臂222、第二操作臂223和安装在工具接口224上的装配工具23进行相应的控制以使这些部件自动工作。通过设置多个装配机器人22，与传统的人工装配相比，不仅装配精度好、效率高，装配质量可靠，同时还大大降低了技术人员的工作强度，改善了工作环境。

进一步地，如图5所示，装配机器人22进一步包括底座227和多个行走轮228，其中底座227支撑基体221，多个行走轮228设在底座227的底部以带动底座227移动。例如在图5的示例中，行走轮228的个数为4个，这4个行走轮228分别设在底座227的底部且与轨道21配合，从而使装配机器人22可沿轨道21移动。更进一步地，装配机器人22还包括第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机设在第一级关节处225以接受机器人控制组件的指令并驱动第一操作臂225完成预定工作，第二伺服电机设在第二级关节处226以接受机器人控制组件的指令并驱动第二操作臂223完成预定工作。

如图5所示，装配工具23包括吸持工具231和固定工具(图未示出)，其中吸持工具231连接至工具接口224上以通过机器人控制组件控制抓取(吸取)或释放蒙皮4。

吸持工具231包括座体2311和多个吸持单元2312，座体2311设在工具接口224上，可选地，座体2311上可设有与工具接口224配合的工具接头，通过工具接头与工具接口224的配合作用使吸持工具231安装至装配机器人22上。多个吸持单元2312沿成K列*L行排列地设在座体2311上且保证吸取的蒙皮4轮廓形状不变，其中K≥1，L≥1。也就是说多个吸持单元2312构成K*L的吸附阵列，这样装配机器人22在将蒙皮4从装配子系统2内的存储装置32中吸取并转移至飞机骨架200上的相应位置时，能够最大程度地保证蒙皮4的外形轮廓不产生形变，影响下一步的装配固定。这里，本领域内的普通技术人员可以理解的是，在实际工作过程中，可根据需要吸取蒙皮4成品的形状和大小来灵活改变多个吸持单元2312所构成的阵列，即改变K和L的数值，以便更好地吸取并转移蒙皮4成品至飞机骨架200，防止其发生形变，影响装配定位环节。

具体地，每个吸持单元2312均包括可伸缩杆23121、吸持伺服电机、吸盘23122和真空系统，其中可伸缩杆23121的一端连接在座体2311上且另一端可伸缩，吸持伺服电机用于驱动可伸缩杆23121的伸缩运动，吸盘23122安装在可伸缩杆23121的另一端上以吸取蒙皮4，真空系统用于驱动吸盘23122工作。

也就是说，可伸缩杆23121的前端设有吸盘23122且后端设在座体2311上，吸持伺服电机设在可伸缩杆23121的后端以驱动其伸缩运动，实现杆体长度上的变化以更好地适应不同蒙皮4的外形轮廓，方便吸持工具231吸取蒙皮4成品。有利地，可伸缩杆23121的另一端成球形且吸盘23122套设在其上且沿所述球形的周向向外延伸，如图5所示，也就是说可伸缩杆23121的前端即远离座体2311的一端成球形。由于球面上任意一点到球心的距离相等，故可伸缩杆23121的前端成球形提高了吸持工具231对蒙皮4定位的精准度，从而使控制子系统能够获得吸持工具231所吸持的蒙皮4成品的准确坐标信息，保证装配环节可以顺利进行，从而提高装配效率和装配质量。

可选地，每个吸持单元2312还可包括丝杠螺母机构，丝杠螺母机构设在可伸缩杆23121和吸持伺服电机之间以由吸持伺服电机驱动带动可伸缩杆23121伸缩。由此，方便吸持工具231的布局，使吸持工具231内部结构更加紧凑，同时丝杠螺母机构驱动可靠，定位精准，实用性好。当然，本发明并不限于此，在本发明的其它实施例中，可伸缩杆23121也可由其它机构驱动，例如齿轮齿条传动机构。

固定工具连接至工具接口224上以通过机器人控制组件控制将蒙皮4固定至飞机骨架200上。其中固定工具包括钻头工具和铆接工具等，在吸持工具231将蒙皮4转移至飞机骨架200的相应位置后，固定工具将对蒙皮4进行钻孔、铆接等操作以将蒙皮4固定至飞机骨架200上，完成蒙皮4的装配。

控制子系统包括控制单元、多个传感器和iGPS(indoor Global Positioning System)单元，其中多个传感器分别设在装配机器人22、装配工具23、飞机骨架200、存储装置32、无轨输送车33上，iGPS单元获取所述多个传感器的位置信息并传送到控制单元中，例如获取无轨输送车33、蒙皮4、装配机器人22等的坐标信息，并将这些信息反馈该控制单元并由控制单元处理计算最后发出相应控制指令。有利地，装配子系统2还包括两个激光测量系统24，且每个激光测量系统24处分别设有一个传感器。

由于吸持工具231在吸取蒙皮4以及将吸取在吸持工具231上的蒙皮4转移至飞机骨架200的过程中，蒙皮4相对于吸持工具231可能发生相对滑动，导致装配机器人22获取的蒙皮4坐标信息不准确，通过设置激光测量系统24，在装配机器人22抓取蒙皮4成品后，可通过激光测量系统24精确地获取蒙皮4相对于装配机器人22坐标系的位姿信息，同时装配机器人22可通过iGPS单元获取飞机骨架200的坐标信息，由于蒙皮4安装在飞机骨架200上的位置是确定的，即安装位置相对于飞机骨架200的坐标系的坐标信息是已知的，因此装配机器人22能够精确获取蒙皮4在飞机骨架200上的安装位置相对于装配机器人22坐标系的坐标信息，这样装配机器人22既知道蒙皮4(相对于装配机器人22坐标系)的准确位姿信息，又知道蒙皮4在飞机骨架200上的安装位置相对于装配机器人22坐标系的精确坐标信息，从而保证了整个装配过程中，装配机器人22均能将蒙皮4成品精确的安装至飞机骨架200的相应的安装位置上，不仅提高了装配效率，同时还有效提高了装配质量。

下面参考图1-图5详细描述根据本发明实施例的用于飞机的蒙皮4制造装配系统的工作过程。

首先，如图1所示，制造子系统1对蒙皮毛坯进行柔性成型、柔性加工和柔性在线检测，最后输出合格的蒙皮4成品，并存放在工件存放站31内的存储装置32中供下一步工序使用，其中在蒙皮4成品存放在存储装置32之前，存储装置32会根据蒙皮4的外形轮廓和几何形状来调整沿M列*N行排列的多个支撑机构323突出所述容纳空间324的底部的长度，即调整多个支撑机构323的竖向高度，由于蒙皮4与支撑机构323的球形顶端为点接触，通过调整多个支撑机构323的竖向高度最终使沿M列*N行排列的多个支撑机构323上的、支撑蒙皮4的支撑点构成的点阵列与蒙皮4的外形轮廓完全吻合，即实现了蒙皮4工件在竖直方向的定位和支撑，有效防止了蒙皮4成品的形变，此时调节分布在容纳空间324的四周侧壁上的多个可调限位机构322，限制蒙皮4相对于多个支撑机构323水平移动，实现对蒙皮4工件在水平方向的定位，方便存储装置32处的传感器准确获取蒙皮4的坐标信息。由此，存放在存储装置32中的蒙皮不仅形状固定而且坐标确定，利于物流子系统3的搬运工作。

然后，由物流子系统3负责蒙皮4工件的运输，即由无轨输送车33将蒙皮4从物流子系统3中的工件存放站31搬运至装配子系统2中的工件存放站31内。其中由于存储装置32的底部设有定位销孔325且工件存放站31的底部对应地设有与定位销孔325配合的定位装置，从而保证无轨输送车33在运送存放有蒙皮4的存储装置32时，能够准确地将存储装置32放置在工件存放站31内，实现对存储装置32的精确定位，从而使装配机器人22可准确可靠的抓取蒙皮4进行装配工作，实现自动化装配，大大提高了装配效率。

最后，由装配子系统2将蒙皮4装配并固定至飞机骨架200的相应位置上。也就是说，装配机器人22上的工具接口224上先安装有吸持工具231，在吸持工具231抓取蒙皮4时，装配机器人22会首先通过iGPS单元获取蒙皮4所在存储装置32精确的坐标信息，而装配机器人22的坐标信息是可实时获取的，故装配机器人22便可获得从当前位置到指定存储装置32的位移信息，这样装配机器人22会移动至指定存储装置32所处位置对应的轨道21处。

当装配机器人22移动至指定存储装置32前的轨道21处时，机器人控制组件会向吸持工具231发出指令，吸持工具231会根据该指令以及蒙皮4的几何形状自动生成与蒙皮4曲面(几何形状)对应地离散曲面点阵，即由多个吸持伺服电机分别驱动所述丝杠螺母机构以带动可伸缩杆23121完成预定的伸缩运动，使吸持工具231上吸持点阵构成的曲面和蒙皮4形状完全一致，以保证蒙皮4工件在转移和装配过程中轮廓形状不变。然后机器人控制组件发出命令控制第一伺服电机驱动第一操作臂222完成预定移动以及控制第二伺服电机驱动第二操作臂223完成预定移动，从而使吸持工具231移动至蒙皮4工件附近，机器人控制组件此时发出指令并控制真空系统工作，真空系统进一步驱动多个吸盘23122工作，从而使蒙皮4工件在空气压力的作用下自动被吸附到吸持工具231上。

在吸取蒙皮4的过程中，装配机器人22会先通过激光测量系统24和iGPS单元获取蒙皮4相对于装配机器人22坐标系的位姿信息，这是由于在抓取过程中蒙皮4可能相对于吸持工具231发生滑移，因此在蒙皮4转移的过程中装配机器人22需要对蒙皮4的坐标信息进行重新获取。也就是说，由激光测量系统24对蒙皮4测量得到的位姿信息是相对于激光测量系统24的，而对于激光测量系统24的坐标信息，装配机器人22可先通过iGPS单元获取，故装配机器人22便可获取由激光测量系统24坐标系到装配机器人22坐标系的坐标转换矩阵，从而便可得到蒙皮4相对于装配机器人22坐标系的位姿信息。

在蒙皮4的转移及装配过程中，装配机器人22首先通过iGPS系统精确获取飞机骨架200的坐标信息，并由此取得飞机骨架200坐标系到装配机器人22坐标系之间的坐标转换矩阵，而蒙皮4工件在飞机骨架200上的安装位置相对于飞机骨架200坐标系的坐标信息是已知的，因此在安装过程中装配机器人22即获知蒙皮4工件安装位置相对于装配机器人22坐标系的精确坐标信息，同时还知道蒙皮4工件相对于装配机器人22坐标系的位姿信息，也就是说装配机器人22既知道蒙皮4工件的位姿信息，又知道蒙皮4工件安装位置的精确坐标信息，从而便能够将蒙皮4工件十分精确地贴装到飞机骨架200的相应安装位置处，在蒙皮4与飞机骨架200固定后吸持工具231会释放蒙皮4工件，此时工具接口224会安装钻头工具或铆接工具等以对蒙皮4进行钻、铆操作，最终将蒙皮4与飞机骨架200固定为一体。

根据本发明实施例的用于飞机的蒙皮4制造装配系统100，实现了飞机蒙皮4的柔性制造、柔性存储、柔性运输和柔性装配的一体化系统，不仅提高了装配效率，保证了装配质量，同时还有效降低了工人的劳动强度，成本低，实用性好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (17)

1.一种用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，包括：

用于制造蒙皮的制造子系统；

装配子系统，所述装配子系统包括：

轨道，所述轨道邻近所述飞机的飞机骨架设置；

多个装配机器人，所述多个装配机器人可移动地设在轨道上；

装配工具，所述装配工具设在所述装配机器人上以抓取所述蒙皮并将所述蒙皮定位到飞机骨架上；

物流子系统，所述物流子系统包括：

多个工件存放站，所述多个工件存放站分别邻近所述制造子系统、所述装配子系统设置；

存储装置，所述存储装置可拆卸地设在所述工件存放站内以贮存所述蒙皮；

无轨输送车，其中所述存储装置可通过所述无轨输送车在多个工件存放站之间运送；以及

控制子系统，所述控制子系统控制所述制造子系统、装配子系统和所述物流子系统的自动工作。

2.根据权利要求1所述的用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述存储装置包括：

箱体，所述箱体内限定出顶部开口的容纳空间；

多个可调限位机构，所述多个可调限位机构分布在所述容纳空间的四周侧壁上以对蒙皮的边缘进行位置限定；以及

多个支撑机构，所述多个支撑机构设在所述容纳空间的底部且向上可调长度地延伸，其中所述蒙皮支撑在所述多个支撑机构上。

3.根据权利要求2所述的用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述支撑机构的顶端均成球形。

4.根据权利要求3所述的用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述多个支撑机构成M列*N行排列，其中M≥1，N≥1。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述支撑机构为举升油缸。

6.根据权利要求2所述的用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，每个所述可调限位机构包括：

限位柱，所述限位柱沿水平延伸且设在所述容纳空间的侧壁上；和

用于驱动所述限位柱沿水平伸缩的限位驱动机构。

7.根据权利要求2所述的飞机蒙皮制造装配系统，其特征在于，进一步包括多个定位销孔，所述多个定位销孔设在所述箱体的底部。

8.根据权利要求1所述的用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述装配机器人包括：

基体；

第一操作臂，所述第一操作臂的第一端通过第一级关节可枢转地连接至所述基体上；

第二操作臂，所述第二操作臂的第一端通过第二级关节可枢转地连接至所述第一操作臂的第二端上；

工具接口，所述工具接口设在所述第二操作臂的第二端上以安装所述装配工具；

机器人控制组件，所述机器人控制组件设在所述基体内以控制所述第一操作臂、第二操作臂和所述装配工具的操作。

9.根据权利要求8所述的用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述装配机器人进一步包括：

底座，所述底座支撑所述基体；

多个行走轮，所述多个行走轮设在所述底座的底部以带动所述底座移动。

10.根据权利要求8所述的飞机蒙皮制造装配系统，其特征在于，进一步包括：

第一伺服电机，所述第一伺服电机设在所述第一级关节处以接收所述机器人控制组件的指令并驱动所述第一操作臂；和

第二伺服电机，所述第二伺服电机设在所述第二级关节处以接收所述机器人控制组件的指令并驱动所述第二操作臂。

11.根据权利要求8所述的飞机蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述装配工具包括：

吸持工具，所述吸持工具连接至所述工具接口上以通过所述机器人控制组件控制抓取或释放所述蒙皮；和

固定工具，所述固定工具连接至所述工具接口上以通过所述机器人控制组件控制将所述蒙皮固定至所述飞机骨架上。

12.根据权利要求10所述的飞机蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述吸持工具包括：

座体，所述座体设在所述工具接口上；和

多个吸持单元，所述多个吸持单元沿成K列*L行排列地设在所述座体上且保证吸取的所述蒙皮轮廓形状不变，其中K≥1，L≥1。

13.根据权利要求12所述的用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述每个吸持单元均包括：

可伸缩杆，所述可伸缩杆的一端连接在所述座体上且另一端可伸缩；

用于驱动所述可伸缩杆伸缩的吸持伺服电机；

吸盘，所述吸盘安装在所述可伸缩杆的另一端上以吸取所述蒙皮；

驱动所述吸盘的真空系统。

14.根据权利要求13所述的飞机蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述可伸缩杆的另一端成球形且所述吸盘套设在其上且沿所述球形的周向向外延伸。

15.根据权利要求14所述的用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述每个吸持单元均进一步包括：

丝杠螺母机构，所述丝杠螺母机构设在所述可伸缩杆和吸持伺服电机之间以由所述吸持伺服电机驱动带动所述可伸缩杆伸缩。

16.根据权利要求1所述的用于飞机的蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述控制子系统包括：

控制单元；

多个传感器，所述多个传感器分别设在所述装配机器人、装配工具、飞机骨架、存储装置和无轨输送车上；和

iGPS单元，所述iGPS单元获取所述多个传感器的位置信息并传送到控制单元中。

17.根据权利要求16所述的飞机蒙皮制造装配系统，其特征在于，所述装配系统还包括两个激光测量系统。

Images