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将机器视觉引入飞机装配细分市场,「神工科技」研发智能制孔机器人

来源:晰数塔互联网快讯 时间:2019年04月23日 19:50

掀开飞机漆面的光鲜外壳,飞机其实是一个由一个个孔、一颗颗紧固件、一根根桁条、一块块金属面板组成的钢铁世界。飞机上的约几百万颗,类型繁多、大小不一的紧固件以保证飞机结构的稳固和连接,而要精准安装这些紧固件即必须先打好那一个个“看不见”的孔。

制孔等装配技术是航空航天大型设备制造装配过程中的关键环节,制孔占飞机装配价值比例已经超过50%,一架ARJ飞机需制孔数量超过200万个,而C919等大型商用客机制孔数300万个以上。

36氪近期接触到的北京神工科技有限公司(以下简称:神工科技)成立于2017年12月,是一家聚焦于航空工业飞机制造及装配细分领域的“智能制孔机器人”及飞机装配系列产品系统研发供应商,其核心特色在于在制孔、涂胶等机器人上引入机器视觉和人工智能算法,使其在机械手臂式机器人柔性化操作过程中大幅降低系统误差,实现精度更高、更易操作、效率更高的智能化工业场景。

板材制孔是个不可逆的过程,对精度要求很高。在制孔工作中,主要有两种方式,一是通过传统人工制孔,二是使用机器人自动化制孔系统。

传统的人工制孔工序中,每4-6个工人一组,需要经历分划线、标定、初孔、扩孔、去毛刺、锪窝、校验、等多个工序,耗时长,工人需要在高噪音、高粉尘环境中,而且制孔效果受工人主观情绪、状态等影响较大,制孔质量不稳定。不仅如此,人力成本对于制造厂来说都是很大开销,据神工科技调研,平均每个主机厂需要装配制孔工人1000-3000人,一般技术工人工资成本15万/年左右,8级工这样的老师傅更是高价难留,行业已经出现招工难、培养难、留人难的问题。

在自动化制孔系统方面,国外许多公司都有成熟的系统,已经大量应用于波音、空客等飞机的装配制孔。如美国Gemcor公司、EI公司、德国Broetje公司、西班牙的M. Torres公司等。“但是国外设备动辄千万美元以上,持续使用成本高,且在涉密领域,无法使用,在贸易摩擦等背景下,中国航空制造业处处受制于人。关键在于,我们现在能看到的国外产品,并非智能化设备,只是高精度的自动化设备,与神工科技实现的技术路径完全不同”神工科技执行总经理李喆告诉36氪。

将机器视觉引入飞机装配细分市场,「神工科技」研发智能制孔机器人

智能制孔机器人

针对以上情况,神工科自主研发了智能制孔机器人,目前完成SK-RADS-01型的开发(针对铝合金材质)。李喆介绍说,该机器人的价格只有同类型进口设备价格1/5左右,且实现了完全自主可控,知识产权及保密资质;效率方面,在实际应用中,神工科技的机器人只用了2小时就完成了传统人工制孔4人组三天时间完成的工作;精度上, 孔径精度可以做到H6的精度等级,而人工制孔一般只能达到H9(数字越小精度越高),位置精度小于±0.3mm;重复精度小于±0.06mm。

具体来说,智能制孔机器人主要由机器人本体和智能制孔系统两部分组成。 机器臂本体选用市场上通用的工业机械臂,再通过末端执行器执行器,实现行制孔功能。智能系统上,则使用AI机器视觉、激光制孔点法线检测技术、多传感器融合的系统集成技术(包括震动、力控等)等技术实现孔的检测定位,加工基准的自动找正,不同的材料自适应调整、刀具磨损和断刀等异常情况时时监控等功能

当被问及,国外高端自动化制孔设备与神工科技机器人的区别时,李喆告诉36氪,“目前市面上的常见自动化制孔设备,大多是先使用精确固定装置进行面板固定,再利用机械臂加工,通过尖端的机械控制技术进行机械臂姿态动作控制实现精准制孔。而我们则是加入了机器视觉识别和人工智能算法,,结合多传感器配合实现高精度快速自动制孔。如此一来整套设备的智能化和灵活性更高更能满足柔性制造的需求。”他也认为国外厂商还将在高端设备垄断地位的利润舒适区中,要将人工智能技术引入到自动化设备当中还需一段时间。

同时,目前市面上还有一些高校与主机厂合作的智能制孔机器人,这些机器人多源自高校课题。据神工科技调研,它们仍存在工业场景落地水平相对较低问题。

在产品落地方面,目前神工科技的产品通过合作研发的方式已进入到两家飞机制造厂,每台机器都配有工程师全程跟踪调试,与制造厂工程师和产业工人同吃同住同劳动,

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神工科技

值得一提的是,神工科技的创始团队在技术和商务两方面都拥有丰富经验,技术方面,作为神工科技首席科学家,北京航空航天大学张德远教授,是北京航空航天大学机械制造及自动化系主任,守锷书院院长,中国生物制造学会主任理事,长期专注于航空航天产业中生物加工、振动切削、MEMS加工等细分领域,2016年4月,发表我国机械工程学科首篇《Nature》期刊论文。商务方面,公司总裁张凯有着近25年的高端制造领域欧美设备的营销经验,熟悉航空航天制造业场景,执行总经理李喆则曾在国务院机关负责招标采购工作,其他核心管理团队人员多在同行业上市公司任过高管。

目前公司团队人数在40人左右,技术研发人员均为海归专才和清华大学、北京航天航空大学、哈尔滨工业大学等高校毕业的博士、硕士,以及具备军工、工业机器人行业从业背景的专业工程师,硕士以上学历占研发人员总数的85%,目前正在筹建“院士工作站”。

飞机制造市场增长空间巨大,根据国际航空运输协会预计,中国将在未来20年轻松超越美国,成为全球最大的航空市场。截至2018年6月,C919订单已达846架。根据《简氏防务周刊》预计,我国到2020年将新增600架以上的战斗机,未来10年将新增1000架。

据悉,未来,神工科技的计划研发方向将延伸至智能涂胶、智能喷涂、智能探伤、智能布线、新材料应用等工艺技术领域,服务客户拓展至航天、船舶、兵器等军工领域及相关民用领域。 

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