4．自由移动协作机器人

一是基于大型移动平台的传统机器人系统，全向平台具备高刚度、高定位精度和动态稳定性，其上安装高精度机器人和可互换的多功能末端执行器，不同系统之间可以协作并且具备持续工艺监测功能，防止错误和碰撞发生。2013年起，弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所通过“大型复合材料结构高效高生产率精密加工”（ProsihP II）项目开发了一个模块化、自适应、可移动机器人智能铣削系统，并且2016年成功地在空客A320垂尾整体壁板上进行了试验，多个系统同时操作可以加工30m的机翼和机身主结构。2016年，波音787后机身47和48段装配开始使用与Electroimpact公司合作开发的Quadbots多机器人协同装配系统，系统由4台装配机器人组成并且采用防撞功能支撑协作，每个机器人都可以钻孔、锪孔、检测孔质量、涂覆密封剂和安装紧固件，可将装配效率提升30％，波音正考虑引入第5台机器人以便执行测试和预先维修不会影响生产。此外，2016年波音还获得了一项“机身自动化制造厂”专利，车间地板以RFID标识出六个装配单元，钻铆机器人、柔性简易工装都是可移动的，平时存放在等候区，中央控制台基于生产速度和订单分派任务，通过运送部件的AGV控制工作和运动时间，AGV可自主地根据任务在等候区和各单元之间搬运机器人和工装，实现更广泛意义上的机机协作以及装配的自主化。

ProsihP II机器人（德国弗劳恩霍夫研究院图片）

Quadbots机器人（美国波音公司图片）

二是基于灵巧移动平台的类人机器人系统，类人机器人直接集成在一个小体积全向平台上，提供至少10个自由度，与人类一起从事各种复杂任务，可以说代表了协作机器人的最高水平。库卡公司自2008年起开始推广其omniRob移动机器人，机器人在类似AVG的灵巧平台上集成了LBR iiwa，DLR的自主工业移动机械手（AIMM）对omniRob进行了优化，安装了集成立体摄像头的倾转盘单元和图案投影仪、基于FPGA的立体视觉处理器，能够在未知地形工作并且响应多种任务，实现自主化运行。2016年，英国GKN航宇旗下福克航空结构和起落架业务部分别基于omniRob开展了人机协作研究，航空结构部针对A350外襟翼，让机器人拾起自动钻孔单元并将其插入钻孔夹具，从这类简单任务中解放老员工去从事更加复杂的任务；起落架部利用机器人在套管上均匀涂覆无泡沫的密封剂滴，减少操作时间并提升可重复性。2015年，由弗劳恩霍夫工厂运行与自动化研究所联合空客和FACC等开展的欧盟框架计划“工业用先进协作机器人验证”项目对其开发的原型移动机器人系统进行了真实条件下的试验，系统基于ominRob开发并增加了抬升枢轴单元，使其自由度达到了12个，可以自由地执行多种装配任务，比如涂覆密封剂、搬运、检测等，极大减轻工人压力；系统还集成了3对立体摄像头监测系统和带缓冲层的触觉传感器，能够感知并避免任何碰撞，进一步提升安全性。空客在“未来装配”计划中与安川电机合作，利用其HIRO双臂拟人机器人来执行A380方向舵梁的人机协作装配，实施抓取、插入和预装铆钉等铆接任务，成为欧洲工业中首个与人类并肩工作的拟人机器人，让人机协作看起来更具人工智能，这种机器人目前扩展到了A350平尾翼盒装配线。

ominRob机器人（库卡公司图片）

HIRO机器人辅助A380方向舵梁装配（欧洲空客公司图片）