1月17日，天舟七號貨運飛船發(fā)射升空，為正在中國空間站忙碌的神舟十七號航天員乘組送去新的貨物。天舟七號貨運飛船是世界現(xiàn)役貨物運輸能力最大、貨運效率最高、在軌支持能力最全的貨運飛船。像天舟貨運飛船這樣一個大型艙體的加工制造，涉及成型、加工、焊接、裝配等多個工序，工藝要求很高。隨著天舟貨運飛船從標準型升級為改進型，航天科技集團五院529廠制造團隊勇于攀登，持續(xù)探索升級優(yōu)化工藝方法。

近年來，“小設備加工大產(chǎn)品”“設備動代替產(chǎn)品動”的加工模式受到青睞。航天大型艙體結構的超大尺寸超出現(xiàn)有機床加工行程，因此無法整體加工。而大型專用數(shù)控加工中心建造困難且造價高昂，超大型構件也存在轉運風險大、研制周期長的難點。

為解決以上問題，529廠將移動機器人設備作為“智能制造”與“航天器制造”相結合的創(chuàng)新點，采用移動機器人加工單元原位作業(yè)的模式，減少艙體在不同車間之間往返轉運次數(shù)，實現(xiàn)從壁板零部件到整艙環(huán)焊原位加工，進一步提高天舟貨運飛船生產(chǎn)效率和制造智能化水平。

鐵打的工件，流水的機床

走進廠房，可以看到一臺移動機器人正在天舟貨運飛船的艙體上“排兵布陣”。憑借一個移動平臺、一個機械臂和一個5自由度并聯(lián)機構的功能單元，移動機器人靈巧地“行走”在天舟貨運飛船的艙體邊緣，進行銑削加工。

“傳統(tǒng)的加工方式是‘鐵打的機床，流水的工件’，而現(xiàn)在是‘鐵打的工件，流水的機床’?！?29廠移動機器人研制團隊技術負責人打了個比方。

事實上，與大規(guī)模使用機器人的汽車行業(yè)不同，航天產(chǎn)品的特點決定了其加工不需要很多的機器人，而是需要具備柔性和智能性的機器人去完成一件件獨立且不完全重復的任務。

換言之，研制這樣的移動機器人需要多學科交叉融合，進行不同學科專業(yè)知識和技術的集成與協(xié)作，以滿足3個基本要求，即“站得穩(wěn)”“看得準”“干得精”。

大范圍移動定位、局部精細化作業(yè)

那么移動機器人設備應該長什么樣子？新的制造模式需要解決哪些新的問題？起初，研制團隊帶著這些問題在自然界中找靈感——

長頸象鼻蟲具有長長的頸部，特殊的頸部結構可以提升它們頭部可觸及的范圍并有力地支撐頭部進行精細啃食，有利于撕咬樹葉、構建巢穴；

啄木鳥在敲擊樹木的時候，會先攀緣在直立的樹干上，利用兩爪緊抓樹干、楔形尾部支撐身體，依靠頸部發(fā)達而強有力的肌肉高速精細地啄木；

一些手工藝師在雕刻作品時，會通過腕部的靈巧定位，借由手指的精細動作完成精雕細琢的工作；

……

這些例子中都存在共同的特征，即大范圍移動定位、局部精細化作業(yè)。

受這些自然界中生命體作業(yè)特征的啟發(fā)，研制團隊提出了一種移動式加工機器人的概念，由底部的移動平臺、中間的機械臂和末端的執(zhí)行器構成。末端執(zhí)行器具有5軸聯(lián)動運動的功能，可以將其想象為一個類似于人手的功能模塊，代替人工進行加工作業(yè)。

兼具靈活性、效率和精度

“這種新設備與新模式的提出，給大型復雜構件的制造模式帶來了很大變化?！?29廠移動機器人研制團隊技術負責人表示，這是一種介于機床和工業(yè)機器人之間的機器人化設備，兼具靈活性、效率和精度的優(yōu)勢。

移動機器人“底盤”具有很好的剛性，可以保證加工過程不變形。研制團隊通過對移動機器人誤差補償與剛度優(yōu)化，提升了機器人加工的軌跡精度與加工剛度。為了實現(xiàn)移動機器人的精確定位，設備還擁有一套跨尺度原位測量系統(tǒng)，并能通過研究移動機器人視覺定位，提高移動機器人找正定位的精度。

錨定航天智能制造，后續(xù)五院529廠將以低成本、輕量化、高柔性、高可靠性為目標，繼續(xù)開展移動式機器人設備產(chǎn)品化設計，并針對制造能力薄弱環(huán)節(jié)開展能力建設，改進工藝設備，建設不同規(guī)模的生產(chǎn)單元或生產(chǎn)線，整體提升航天產(chǎn)品的加工制造能力。