| 单位名称 | 清华大学，中国航空制造技术研究院，成都飞机工业（集团）有限责任公司，北京星航机电装备有限公司 | 大赛年份 | 2023年 | ||||
| 大赛届次 | 第18届 | 奖项 | 特等奖 | ||||
| 发明人姓名 | 徐静，肖世宏，刘顺涛，陈恳，薛贵军，谢颖，张继文，蔡虎，吴丹，陈睿 | ||||||
| 技术领域 | 机械制造与自动化, | ||||||
| 应用行业 | 航空制造 | ||||||
| 项目类别 | 专利,计算机软件著作权 | ||||||
| 专利类型 | 发明 | ||||||
| 专利情况 | 申请号 | 申请日期 | |||||
| 专利号 | 授权日期 | ||||||
| 计算机软件著作权证书登记号 | |||||||
| 项目简介 | 1. 发明目的、基本思路、与现有技术对比有什么改进与创新 新型飞机作为“国之重器”，实现其自主生产是国家重大战略需求。部件装配是新型飞机生产的核心环节，决定了新型飞机关键性能是否可以实现。与国外已大量列装的同代飞机相比，我国新型飞机对部件装配提出了更高要求。然而，此前我国新型飞机部件装配以手工操作为主，极大限制了其投产规模与生产质量。国外航空制造业虽已建立了成套数字化装配体系，但由于技术封锁，我国无法获得相关技术，且装配精度和智能化程度也无法满足我国新型飞机要求。因此，研发新型飞机部件高精度智能装配技术迫在眉睫。 与上一代飞机相比，新型飞机部件尺寸大、结构复杂、表面曲率变化大且材质多样，导致位置与形状测量精度低、装配机器人高精度定位困难且无法满足部件装配应力要求，在形位测量、位姿控制和力控决策三个方面对部件装配技术提出了关键挑战。围绕上述三个方面，项目提出“模型驱动变频条纹测量方法”、“条纹投影视觉特征构建方法”和“专家经验驱动装配决策方法”，实现了复杂工况条件下的全域形位测量、大工作空间中的准确位姿控制和多接触约束下的高效力控决策，研发了全工序装配设备，填补了我国新型飞机部件高精度智能装配技术及关键装备的空白。 |
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| 2. 已取得的社会及经济效益,如:产值、利润、节约能源及改善环境等方面 在形位测量方面，新型飞机尺寸大且结构复杂，装配定位基准点的空间布局和数量受限，导致位置测量精度难以保证；表面曲率变化大，材质多样，现有三维测量方法容易出现点云精度不足甚至缺失的问题。在位姿控制方面，新型飞机结构尺寸显著增加、外形难以解析表征且蒙皮表面纹理弱，装配机器人现有技术难以实现高精度位置与姿态控制。在力控决策方面，新型飞机部件的尺寸质量显著增加，且首次采用高精度多叉耳多轴孔对接方式，导致依赖人工操作和专用工装的现有方法，无法满足复杂接触状态下对接精度与装配应力的要求，严重影响新型飞机的生产质量和速度。 针对上述问题，项目发明了基于全局优化思想下光束平差的位置测量技术和基于变频条纹投影的大视场复杂形状测量技术，突破了复杂条件下全域形位测量的瓶颈；发明了基于物理模型与数据驱动的位置控制技术和基于非向量空间集合与条纹投影的姿态视觉伺服控制技术，补上了大工作空间中准确位姿控制的短板；发明了专家策略驱动的连续装配动作层级学习方法和重型单轴孔螺旋插装技术，解决了多接触约束下的高效力控决策准题；研发了新型飞机部件装配全工序关键装备，填补了高精度智能装配线的空白。 |
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| 项目进展阶段 | 小批量试用 | ||||||
| 备注 | 项目成果己应用于10家航空制造维修企业，为航空工业智能制造发展与新型飞机高质高效批产做出了较大贡献，取得了显著的社会经济效益。项目共授权国家发明专利 90项、软件著作权3项、申请PCT专利4项、发表SCI/EI论文108篇。相关成果经过院士专家团队鉴定，鉴定意见为：“该成果系统复杂、技术难度大、创新性强、具有自主知识产权，核心技术自主可控，成果总体技术达到国际先进水平。” | ||||||