研究課題

十四五”元年航天軍工發(fā)展

       將進入黃金時代航天總裝產(chǎn)能需求大幅增加“十四五”期間國際環(huán)境形勢復(fù)雜多變，我國航天裝備產(chǎn)能需求大幅增加，總裝作為航天裝備制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，占全部工作量的40%以上，航空部件的裝配，種類繁多、工序復(fù)雜、專業(yè)性強。且航天裝備由于高穩(wěn)定性、高精度、高安全性等特點，對裝配有著極高的工藝要求與技術(shù)要求。

       目前我國總裝生產(chǎn)過程大部分采用手工模式裝配，總裝過程對操作人員技能要求較高，手工工作量大，工人勞動強度高，安裝裝配周期長，而且較容易出現(xiàn)碰撞損傷和返工現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量不易保證，生產(chǎn)效率提升困難，延續(xù)當(dāng)前的生產(chǎn)制造模式遠遠不能滿足航天裝備總裝生產(chǎn)需求。

       如何穩(wěn)定、高速、高效、高安全性的完成航天裝配成為目前航天航空領(lǐng)域迫切需要研究的課題，中科深谷公司作為助力科技發(fā)展的協(xié)創(chuàng)者，參與社會多個行業(yè)的發(fā)展，包括農(nóng)業(yè)智能采摘、智能康養(yǎng)醫(yī)療、智能巡檢、智能制造等一應(yīng)覆蓋。而航天航空領(lǐng)域的發(fā)展作為中國綜合國力提升的一個重要環(huán)節(jié)，如何迅速應(yīng)對這一課題，中科深谷結(jié)合多年的積累，深入研究從協(xié)作機器人的本體結(jié)構(gòu)、伺服驅(qū)動器、總線通訊、控制系統(tǒng)、運動學(xué)與動力學(xué)算法、柔順控制、3D視覺、融合深度學(xué)習(xí)算法的3D視覺的開源算法為某航天航空單位實現(xiàn)有人參與以及無人參與的自動化某武器關(guān)鍵核心配件的安裝，其中航空航天領(lǐng)域待裝配部件還帶有定位銷，實現(xiàn)精密裝配。

       通過本課題的研究，可助力推動航天裝備裝配效率和裝配精度的提高、航天裝備生產(chǎn)制造水平和能力的提升，從而更好地滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場對航天裝備快速響應(yīng)制造能力需求。此外本課題的實施還將有利于推動航天裝備的智能化制造水平，為增強企業(yè)的核心制造能力提供重要的技術(shù)支撐和保障。

解決方案

3D視覺、柔順控制和螺絲鎖付技術(shù)及精密裝配的應(yīng)用探索

        面向航天航空領(lǐng)域總裝力控柔性裝配任務(wù)的雙臂協(xié)作精密裝配機器人系統(tǒng)，目前可實現(xiàn)批量、重復(fù)、工藝過程相對較簡單的工作進行自動化替代，提高生產(chǎn)效率以及裝配質(zhì)量。其總體機械結(jié)構(gòu)如下： 

        雙臂協(xié)作精密裝配機器人系統(tǒng)，主要解決三大部分問題：航空航天領(lǐng)域待裝配部件的精準(zhǔn)識別和抓取、安裝基座的精確識別和航空航天領(lǐng)域待裝配部件的柔性安裝、螺絲孔的精準(zhǔn)識別和螺絲的精準(zhǔn)鎖付。

（機械結(jié)構(gòu)組成）

01 3D視覺 + 斜坡平臺實現(xiàn)精準(zhǔn)抓取

        通過搭載精密緊湊型12kg帶六維力傳感器的協(xié)作機器人、3D視覺智能相機進行抓取待裝配的航空航天領(lǐng)域待裝配部件，把航空航天領(lǐng)域待裝配部件放到二次定位斜坡平臺進行二次定位，確保夾爪和航空航天領(lǐng)域待裝配部件的相對位置是一致的。直線運動平臺帶動機械臂，移動到裝配端，利用3D相機進行安裝基座位姿識別，實現(xiàn)航空航天領(lǐng)域待裝配部件的精準(zhǔn)定位抓取放置。

02 3D視覺 + 六維力傳感器實現(xiàn)柔性控制安裝

       機械臂末端配置工業(yè)級力覺傳感器，提供恒力、法向跟蹤和速度模式等多種力控解決方案，碰撞檢測最高精度可達10N，恒力跟蹤最高精度可達1N；配合改進阻抗算法，在關(guān)節(jié)力矩環(huán)加以前饋，使機械臂具有良好的通用性與柔順性；航空航天領(lǐng)域待裝配部件安裝過程中，當(dāng)航空航天領(lǐng)域待裝配部件與定位銷接觸后，利用六維力傳感器，可以將航空航天領(lǐng)域待裝配部件很柔順地裝配到基座上。

03 3D視覺 + 智能電批實現(xiàn)螺絲的精準(zhǔn)鎖付

       利用3D視覺對螺絲孔拍照，利用3D點云匹配算法，實現(xiàn)有效識別與定位。智能電批采用帶扭矩控制、轉(zhuǎn)動圈數(shù)控制、轉(zhuǎn)速控制、滑牙和入牙檢測等功能，帶有雙氣缸結(jié)構(gòu)，第一個氣缸用于夾取墊片和螺絲，第二個氣缸用于擰螺絲時能推動擰螺絲部件實現(xiàn)進給，即跟隨螺絲的擰入而同步運動。

       雙機械臂皆采用模塊化設(shè)計，分別負責(zé)抓取、放置和擰螺釘，每臺機械臂帶有獨立的視覺系統(tǒng)，減少耦合，更加穩(wěn)定可靠，更容易維護和升級，采用輕量化、小型化、高精度的帶力控的機械臂系統(tǒng)，對螺釘槍進行定制，這樣質(zhì)量更輕，能用更小負載的機器人；機械臂重復(fù)定位精度可達0.03mm。

（機械臂1：利用3D視覺+斜坡平臺+力控，完成航空航天領(lǐng)域待裝配部件航空航天領(lǐng)域待裝配部件的精準(zhǔn)抓取和柔性安裝放置；機械臂2：利用3D視覺 + 智能電批，完成精準(zhǔn)取釘和螺絲鎖付操作。）

04 工控機總控軟件實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備檢測與控制

         開發(fā)配套計算機總控軟件，對整個流程、任務(wù)進行設(shè)定和管理；作業(yè)過程、機械臂的運動參數(shù)、視覺圖像、力傳感器的數(shù)據(jù)、擰螺絲的參數(shù)等都能采集和記錄。

成果

中科深谷智能雙臂協(xié)作裝配機器人系統(tǒng)，助力航空航天領(lǐng)域待裝配部件實現(xiàn)自動化裝配

       智能雙臂協(xié)作精密裝配機器人系統(tǒng)實現(xiàn)高精尖武器的航空航天領(lǐng)域待裝配部件自動裝配，進行一些關(guān)鍵航空航天領(lǐng)域待裝配部件裝配的自動化代替，提高生產(chǎn)效率以及安裝質(zhì)量；助力解決人工手動安裝的批量、重復(fù)性、繁重操作問題，將更多的工人從產(chǎn)線解放出來，參與其他更重要的工作任務(wù)。節(jié)約人工、節(jié)省裝備時間，實現(xiàn)航空航天裝備成本的進一步降低，推動武器的生產(chǎn)工藝向智能化的轉(zhuǎn)型。

"從項目的方案設(shè)計、項目執(zhí)行、交付，中科深谷團隊成員表現(xiàn)出的專業(yè)及敬業(yè)精神是此次項目成功的重要原因，未來會持續(xù)保持與中科深谷的合作，一起為航空航天領(lǐng)域裝備智能化發(fā)展貢獻力量。”

——客戶評價

未來展望

        深谷智能 助力人類美好生活人們都希望在更加舒適·安心·健康·智能的社會中生活。抱著這樣的憧憬，中科深谷努力解決社會所面臨的各種難題，包括新能源汽車插充電槍自動充電、手術(shù)機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計及其融合3D視覺進行精準(zhǔn)定位的手術(shù)系統(tǒng)、移動機械臂視覺和力控精密上下料等場景，提供更多應(yīng)用場景的智能機器人，同時持續(xù)推進與物聯(lián)網(wǎng)平臺的融合，去實現(xiàn)人們所向往的“美好”。