В настоящее время робототехника нашла широкое применение в автомобильной промышленности, однако ее использование при сборке авиалайнеров остается ограниченным, поскольку для выполнения определенных операций все еще требуются навыки человеческих рук. Для стимулирования прогресса в разработке манипуляторов Joint Robotics Laboratory (JRL) и Airbus Group начали совместный четырехлетний исследовательский проект, направленный на создание роботов с человеческими характеристиками, предназначенных для работы на авиационных производственных линиях.
Процесс сборки авиалайнеров традиционно осуществляется на конвейерной линии, но для повышения эффективности необходимо расширить применение методов сборочной линии, включая использование роботов. Сложность заключается в том, что авиалайнеры представляют собой одну из самых передовых и сложных форм техники, а объем производства значительно ниже, чем количество автомобилей, выпускаемых автозаводом за один рабочий день.
Ограниченность возможностей стационарных или передвижных на гусеницах/колесах роботов делает процесс сборки самолетов сложным. Значительную роль играет также внутренняя структура авиалайнеров, характеризующаяся обширным объемом и затрудненным доступом к некоторым элементам. В связи с этим руководства по монтажу и техническому обслуживанию содержат детальные инструкции с иллюстрациями, описывающие способы доступа к различным частям самолета. Некоторые авиакомпании даже нанимают сотрудников небольшого роста для работы в труднодоступных зонах, например, внутри крыльев. Неудивительно, что внедрение роботизированных систем в эту область сопряжено с определенными вызовами.
Фактически, JRL взаимодействует с Национальным институтом передовой промышленной науки и технологий (AIST) в Японии и Национальным центром научных исследований Франции (CNRS). В настоящее время JRL занимается разработкой роботов, способных эффективно работать совместно с людьми в сложных и неблагоприятных для роботов условиях, выполняя сложные и потенциально опасные задачи, что позволяет персоналу сосредоточиться на более квалифицированных операциях.
Для эффективного выполнения задач роботы должны обладать способностью перемещаться по труднопроходимой местности с неровностями, избегая столкновений с окружающими объектами. После выбора оптимальной позиции они должны осуществлять затяжку и откручивание крепежных элементов, удалять металлическую стружку с поверхности и соединять отдельные компоненты, а также проверять качество выполненной работы.
По мнению представителей JRL, гуманоидная конструкция робота обеспечивает большую универсальность и особенно хорошо подходит для работы на воздушных судах, конструкции которых изначально рассчитаны на взаимодействие с человеком. Используя модели HRP-2 и HRP-4, команда специалистов разрабатывает не только роботов, способных к ходьбе, но и тех, которые смогут перемещаться ползком в стесненных условиях, передвигаться на четвереньках или подниматься по лестницам и ступенькам.
Для реализации данной задачи JRL и ее партнеры разработали инновационные алгоритмы, обеспечивающие проведение сложных расчетов, требуемых для маневрирования внутри самолета во время его сборки. После завершения операции эти алгоритмы способны адаптировать свое функционирование, чтобы реагировать на нештатные ситуации, например, на возникновение неожиданных препятствий. Важно, чтобы эти действия осуществлялись достаточно оперативно, в режиме реального времени, особенно при совместной работе робота и человека.
Представители JRL утверждают, что, принимая во внимание долгосрочные перспективы развития гуманоидных роботов (десять или пятнадцать лет), они не только предвидят будущие достижения в области робототехники, но и ориентируются на применение роботов в авиационной и космической отраслях, включая самолеты, вертолеты и космические аппараты.
Перемещение в ограниченном пространстве и выполнение сложных операций из различных положений требует от роботов способности имитировать движения человека, такие как приседание или наклоны, а также осуществлять более сложные действия, например, завинчивание или затягивание крепежных элементов. Таким образом, производителям необходимы человекоподобные роботы.
