精确制孔和精益制造在现代航空工业中占有十分重要的地位。而在传统的生产模式当中，主要是利用风钻钻孔来进行制孔。但是用这种方法使得孔位的精度难以有效控制，从而影响了飞机的整体性能，并且要花费大量的时间。而机器人制孔系统一般采用工件不动机器人移动的方式，灵活性较好，且对工件的适应性较好，同时能够极大地提高制孔效率和精度^[1]，所以在航空领域得到广泛的应用。

张娜^[2]等针对飞机装配中柔性制孔的功能需求，在具体分析机翼制孔工艺流程的基础上，设计了一套用于飞机自动制孔的末端执行器。该控制系统以中央控制器为核心、采用基于EtherCAT总线和Profibus总线的分布式主从站控制方式，并开发出具有制孔循环控制、基准检测、法向偏差测量等功能的软件包，最后进行了一台样机的制造、装配、电气安装和软件调试。实验证明，该系统能够很好的满足航空工业对制孔的孔位精度、垂直度以及加工效率等的要求。席志成^[3]等为满足飞机部件装配中机器人自动制孔设备控制要求，设计了一种基于机器人飞机部件自动制孔设备控制系统。该控制系统采用离线编程、中央控制层、现场控制层和执行层四级结构，采用Beckhoff 工业计算机作为控制核心，通过TwinCAT 2.0 控制软件完成工业现场的实时控制。设计了末端执行器控制系统、机器人控制系统和设备附件控制系统。研究表明，该控制系统能很好地完成控制要求，具有一定的实用性和推广价值。张杰^[4]等为满足飞机部件装配中对制孔精度和效率的要求，设计了一种基于机器人的自动制孔末端执行器。该设备采用机器人实现柔性工装调型，并通过视觉检测相机和激光距离传感器校正制孔基准和法向偏差。设计了一体化制孔装置，并实现制孔一次成型。进行了制孔精度和效率测试试验。结果表明，该设备达到了设计要求，具有一定的实用性和推广价值。员俊峰^[5]等开发了一套机器人制孔执行器控制系统。根据需要完成的工作任务的要求和特点，详细分析和设计了控制系统的总体框架、硬件模块、软件模块以及上位机界面模块。并应用于飞机铝合金、钛合金以及叠层部件现。场测试证明，该控制系统操作方便、性能稳定，能够极大提高飞机部件的制孔效率和装配质量。

2、表面喷涂

表面喷涂是现代航空业制造过程中最耗时的环节之一。在自动化尚未普及之前，一般都是人工喷涂的方式进行作业。但是人工喷涂的作业质量不稳定，并且对从业人员身体健康产生巨大的伤害作用。随着科技的进步，采用智能机器人对飞机表明进行自动化喷涂，可以使喷涂效率、喷涂一致性、安全环保等方面得到极大的改善。

赵宏剑^[6]等通过机器人变位机扩展喷涂机器人的活动范围以使机器人活动空间完全覆盖飞机尾翼的喷涂区域，通过激光跟踪仪检测飞机当前位置和空间姿态。根据涂料的工艺特性选用空气喷涂，喷具采用空气喷枪，涂装工艺控制方面采用了目前国际先进的喷涂工艺精密控制技术，结合有限元分析技术、离线编程技术和仿真技术，最大程度的降低设计风险，提升系统自动化程度和工艺水平。美国洛克希德·马丁公司开发的机器人飞机精整系统（Robotic aircraft finishing system, RAFS）包括了3个喷涂机器人^[7]。用该系统可以对F-35隐形飞机实施全方位喷涂，单日内即可完成喷涂任务，并保证喷涂流量误差控制在±3%范围内，95%以上的涂层测量点厚度满足公差要求^[8-9]。缪东晶^[10]等提出了一种适用于飞机等具有大型自由曲面产品自动喷涂的机器人系统，介绍了该系统的机械结构布局与控制系统结构，在分析喷涂作业流程的基础上，对喷涂作业规划方法中的关键技术如飞机位姿标定、喷枪轨迹规划等进行了研究，并基于CATIA二次开发技术，开发了控制系统软件，将喷涂作业的所有环节对应的软件操作均无缝地集成到CATIA平台中。在模拟工件上进行喷涂试验，结果表明：该机器人系统自动化程度高，运行稳定可靠，能有效提高涂层质量。另外，F-22战斗机也是采用机器人表面喷涂的方式涂层的重复性及可靠性，这样才可以得到低的可探测性^[11]。

3 柔性装配

机器人柔性装配系统根据激光辅助定位系统提供的相对位姿关系，在视觉跟踪系统的监视之下，由中央控制器控制机器人完成输送、定位、铆接、螺钉连接等装配工作^[12]。

沈建新^[13]等研究了基于工业机器人的飞机柔性装配技术，着重讨论了机器人精度补偿、末端执行器设计、法线检测与找正、系统控制、离线编程等关键技术。通过在小翼部件加工中的应用，达到了孔位精度＜±0.5mm、法向精度＜±0.5°等关键技术指标。结果表明，对于特定应用对象采用机器人技术进行飞机部件自动装配为一个理想、低成本的解决方案，随着当今工业机器人性能不断增强，配以末端执行器和相关的补偿系统，在航空工业作为装配平台是可行的。黄希^[14]等在对飞机部件柔性装配系统的组成和工作流程进行了分析基础上对柔性装配系统的关键技术难点进行了论述，提出了系统绝对定位精度和法向精度的补偿方法，设计了全软件数控系统的构架，并提出了控制系统离线编程的方案和基本流程。最后，集成以上技术成果，研制了一套完整的装配系统，试验验证结果表明，其性能满足行业需求，为技术的推广应用打下了良好基础。

4 复合材料加工

    飞机上的复合材料主要是指碳纤维复合材料。这主要是由于这种材料重量轻、强度高、抗腐蚀、抗疲劳、制造及飞行成本低等特点，成为大型飞机和各种战斗机广泛使用的材料。但是碳纤维的编织、缝合、铺放、胶粘剂及密封剂涂层等工序极为复杂，且需要设备和较大的工作空间、复杂的运动轨迹及高度的灵活性，所以机器人技术应运而生。

段玉岗^[15]等基于成熟的商业化CATIA数控加工编程软件进行纤维铺放轨迹计算，获取待处理的加工路径，利用矢量补充和格式转换算法解决了铺放轨迹信息与FANUC机器人兼容性差的问题；借助插值算法求出了输送点和剪断点，补充了铺放轨迹信息，进而得到了完整的铺放信息，缩短了开发周期。在基于FANUC机器人的铺放装备上对某飞机舱门进行铺放实验，验证了基于CATIA数控加工技术的纤维铺放轨迹生成方法具有可行性，铺放轨迹结束点位置误差及轨迹间距误差都在±0.5mm之内。安鲁陵^[16]等在已知芯模曲面和纤维铺放路径的基础上，运用机器人学原理建立了纤维铺放机构各杆件坐标系，设计了空间机构运动学逆问题的简化求解算法,针对纤维铺放路径上的每个控制点，得到纤维铺放机构各运动关节位置和姿态。根据传动机构的组成，计算出各驱动步进电机的转角,从而生成纤维铺放机运动控制指令代码。并基于CATIA开发平台CAA，开发了复合材料纤维铺放仿真软件模块。

5、检测

在飞机的制造过程当中，为了确保飞机的整体性能，必须要进行各种性能参数的测试。通过在飞机各个部位设置检测点，便可进行飞机各项性能参数的检测，而且不会发生检测重复和检测遗漏，确保飞机的整体性能符合使用要求。

沈桂鹏^[17]等针对一种双框架飞机蒙皮检测机器人，通过分析该机器人在飞机表面上的受力情况，在飞机表面该机器人受到了非完整约束，基于牛顿－欧拉法建立了机器人非完整约束动力学模型。根据机器人机械结构和运动步态分析，将该非完整机器人系统分为子系统Ａ和子系统B。为了实现机器人在飞机表面运动，采用反演技术和快速Terminal滑模控制相结合的思想对系统设计了控制器，提出了一种反演－滑模控制方法；对于非完整机器人子系统Ａ和子系统Ｂ，设计了一种基于事件驱动的切换策略，实现了机器人对期望轨迹的全局渐近跟踪，并利用Lyapunov稳定性证明系统的跟踪误差收敛。仿真和试验表明，采用该切换策略和反演－滑模控制方法，双框架飞机蒙皮检测机器人可以在飞机表面自由运动并进行损伤检测，具有良好的可靠性和稳定性。刘红^[18]等针对大飞机无损检测智能化的需求,研发一种大飞机蒙皮结构健康检测真空吸附爬壁机器人。牛国臣^[19]等研究一种能在飞机表面爬行和进行无损检测的机器人。针对飞机蒙皮非对称变曲率的特点，提出了爬行机器人的总体设计方案，确定了其关键机构及元件，并从安全性角度进行了详细分析，确定了机器人结构参数。设计了电动及气动相结合的控制系统结构，并研制了机器人样机。实验结果表明: 机器人工作稳定可靠，验证了设计方案的合理性及可行性。