將機器視覺引入飛機裝配細分市場,「神工科技」研發智能制孔機器人

2021-01-08 砍柴網

掀開飛機漆面的光鮮外殼，飛機其實是一個由一個個孔、一顆顆緊固件、一根根桁條、一塊塊金屬面板組成的鋼鐵世界。飛機上的約幾百萬顆，類型繁多、大小不一的緊固件以保證飛機結構的穩固和連接，而要精準安裝這些緊固件即必須先打好那一個個 " 看不見 " 的孔。

制孔等裝配技術是航空航天大型設備製造裝配過程中的關鍵環節，制孔佔飛機裝配價值比例已經超過 50%，一架 ARJ 飛機需制孔數量超過 200 萬個，而 C919 等大型商用客機制孔數 300 萬個以上。

36 氪近期接觸到的北京神工科技有限公司（以下簡稱：神工科技）成立於 2017 年 12 月，是一家聚焦於航空工業飛機製造及裝配細分領域的 " 智能制孔機器人 " 及飛機裝配系列產品系統研發供應商，其核心特色在於在制孔、塗膠等機器人上引入機器視覺和人工智慧算法，使其在機械手臂式機器人柔性化操作過程中大幅降低系統誤差，實現精度更高、更易操作、效率更高的智能化工業場景。

板材制孔是個不可逆的過程，對精度要求很高。在制孔工作中，主要有兩種方式，一是通過傳統人工制孔，二是使用機器人自動化制孔系統。

傳統的人工制孔工序中，每 4-6 個工人一組，需要經歷分劃線、標定、初孔、擴孔、去毛刺、鍃窩、校驗、等多個工序，耗時長，工人需要在高噪音、高粉塵環境中，而且制孔效果受工人主觀情緒、狀態等影響較大，制孔質量不穩定。不僅如此，人力成本對於製造廠來說都是很大開銷，據神工科技調研，平均每個主機廠需要裝配製孔工人 1000-3000 人，一般技術工人工資成本 15 萬 / 年左右，8 級工這樣的老師傅更是高價難留，行業已經出現招工難、培養難、留人難的問題。

在自動化制孔系統方面，國外許多公司都有成熟的系統，已經大量應用于波音、空客等飛機的裝配製孔。如美國 Gemcor 公司、EI 公司、德國 Broetje 公司、西班牙的 M. Torres 公司等。" 但是國外設備動輒千萬美元以上，持續使用成本高，且在涉密領域，無法使用，在貿易摩擦等背景下，中國航空製造業處處受制於人。關鍵在於，我們現在能看到的國外產品，並非智能化設備，只是高精度的自動化設備，與神工科技實現的技術路徑完全不同 " 神工科技執行總經理李喆告訴 36 氪。

智能制孔機器人

針對以上情況，神工科自主研發了智能制孔機器人，目前完成 SK-RADS-01 型的開發（針對鋁合金材質）。李喆介紹說，該機器人的價格只有同類型進口設備價格 1/5 左右，且實現了完全自主可控，智慧財產權及保密資質；效率方面，在實際應用中，神工科技的機器人只用了 2 小時就完成了傳統人工制孔 4 人組三天時間完成的工作；精度上， 孔徑精度可以做到 H6 的精度等級，而人工制孔一般只能達到 H9（數字越小精度越高），位置精度小於 ± 0.3mm；重複精度小於 ± 0.06mm。

具體來說，智能制孔機器人主要由機器人本體和智能制孔系統兩部分組成。 機器臂本體選用市場上通用的工業機械臂，再通過末端執行器執行器，實現行制孔功能。智能系統上，則使用 AI 機器視覺、雷射制孔點法線檢測技術、多傳感器融合的系統集成技術（包括震動、力控等）等技術實現孔的檢測定位，加工基準的自動找正，不同的材料自適應調整、刀具磨損和斷刀等異常情況時時監控等功能。

當被問及，國外高端自動化制孔設備與神工科技機器人的區別時，李喆告訴 36 氪，" 目前市面上的常見自動化制孔設備，大多是先使用精確固定裝置進行面板固定，再利用機械臂加工，通過尖端的機械控制技術進行機械臂姿態動作控制實現精準制孔。而我們則是加入了機器視覺識別和人工智慧算法，，結合多傳感器配合實現高精度快速自動制孔。如此一來整套設備的智能化和靈活性更高更能滿足柔性製造的需求。" 他也認為國外廠商還將在高端設備壟斷地位的利潤舒適區中，要將人工智慧技術引入到自動化設備當中還需一段時間。

同時，目前市面上還有一些高校與主機廠合作的智能制孔機器人，這些機器人多源自高校課題。據神工科技調研，它們仍存在工業場景落地水平相對較低問題。

在產品落地方面，目前神工科技的產品通過合作研發的方式已進入到兩家飛機製造廠，每臺機器都配有工程師全程跟蹤調試，與製造廠工程師和產業工人同吃同住同勞動，

神工科技

值得一提的是，神工科技的創始團隊在技術和商務兩方面都擁有豐富經驗，技術方面，作為神工科技首席科學家，北京航空航天大學張德遠教授，是北京航空航天大學機械製造及自動化系主任，守鍔書院院長，中國生物製造學會主任理事，長期專注於航空航天產業中生物加工、振動切削、MEMS 加工等細分領域，2016 年 4 月，發表我國機械工程學科首篇《Nature》期刊論文。商務方面，公司總裁張凱有著近 25 年的高端製造領域歐美設備的營銷經驗，熟悉航空航天製造業場景，執行總經理李喆則曾在國務院機關負責招標採購工作，其他核心管理團隊人員多在同行業上市公司任過高管。

目前公司團隊人數在 40 人左右，技術研發人員均為海歸專才和清華大學、北京航天航空大學、哈爾濱工業大學等高校畢業的博士、碩士，以及具備軍工、工業機器人行業從業背景的專業工程師，碩士以上學歷佔研發人員總數的 85%，目前正在籌建 " 院士工作站 "。

飛機製造市場增長空間巨大，根據國際航空運輸協會預計 , 中國將在未來 20 年輕鬆超越美國 , 成為全球最大的航空市場。截至 2018 年 6 月，C919 訂單已達 846 架。根據《簡氏防務周刊》預計，我國到 2020 年將新增 600 架以上的戰鬥機，未來 10 年將新增 1000 架。

據悉，未來，神工科技的計劃研發方向將延伸至智能塗膠、智能噴塗、智能探傷、智能布線、新材料應用等工藝技術領域，服務客戶拓展至航天、船舶、兵器等軍工領域及相關民用領域。

【來源：36氪】

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