[发明专利]配置有机器人的装配工具和用于在飞行器结构内安装紧固件的方法

说明书

背景技术

本公开一般地涉及装配工具和方法，更具体地，涉及配置有 机器人的装配工具和用于在飞行器翼盒或其它结构的内部区域内安装 紧固件的方法。

当在翼盒装配期间使用不同紧固件附加机翼蒙皮到翼梁盖和 舱壁时，例如，可能需要操作员机械进入翼盒并且使用不同手工工具 工作以完成装配工艺。一般地，操作员定位一个想要钻孔的位置，手 工地在翼梁盖和机翼蒙皮或舱壁法兰和机翼蒙皮的层叠上钻孔，去除 细节部分(detail parts)且随后进行去毛刺和清理。随后，在紧固件安 装之前，操作员可重新定位该部分并且对齐被钻的孔。

在翼盒或类似结构的内部区域内携带许多通常沉重的工具而 且实施高度重复性的装配动作可能导致操作员疲劳、不适而且可能对 操作员造成伤害。而且还必须保持足够的照明和通风以确保令人满意 的工作条件。

相应地，存在对下面机构的需求：该机构用于辅助操作员实 施紧固件安装或其它重复性装配工作且不必使操作员进入飞行器翼盒 或其它结构的内部区域。

发明内容

本公开的实施例提供用于装配结构的方法，所述结构可以定 义通过至少一个入口可进入的内部区域。所述方法包括通过所述至少 一个入口插入机器人到所述内部区域，所述机器人具有安装到其上的 装配工具。所述装配工具可被定位到紧固件位置，并且可被固定到该 结构。可做出穿过该结构的孔，并且紧固件可被安装到该孔内。

本公开的进一步实施例提供用于装配一结构的装配系统，该 结构可定义通过至少一个入口可进入的内部区域。所述装配系统包括 机器人，所述机器人具有安装在其上的装配工具。所述装配工具可以 包括用于在所述内部区域定位所述装配工具的定位机构。在所述结构 内制孔期间，可提供用于在结构的内部区域内夹紧装配工具的夹钳， 并且可提供用于在所述孔内安装紧固件的紧固件安装机构。

本公开的进一步实施例提供用于装配结构的方法，该结构可 以定义通过至少一个入口可进入的内部区域。所述方法包括通过所述 至少一个入口插入机器人臂到所述内部区域，所述机器人臂具有安装 到其上的装配工具。所述装配工具可被定位在所述结构的紧固件位置， 并且可被固定到所述结构的一内表面上以便基本消除要装配结构的各 部件之间的空隙。可做出穿过要装配的这些部件的孔，并且紧固件可 被安装在所述孔内以固定要装配的各部件。 1.一种用于装配结构的方法，所述结构定义了通过至少一个入口可 进入的内部区域，所述方法包括： 将具有安装在其上的装配工具的机器人通过所述至少一个入口插 入所述内部区域； 在紧固件位置定位所述装配工具； 将所述装配工具夹紧到所述结构； 穿过所述结构制孔；以及 在所述孔内安装紧固件。 2.根据权利要求1所述的方法，其中将具有安装在其上的装配工具 的机器人通过所述至少一个入口插入所述内部区域包括： 将具有安装在其上的装配工具的机器人臂通过所述至少一个入口 插入所述内部区域。 3.根据权利要求2所述的方法，其中在紧固件位置定位所述装配工 具包括： 在临近所述结构内表面的紧固件位置定位所述装配工具。 4.根据权利要求3所述的方法，其中在临近所述结构内表面的紧固 件位置定位所述装配工具包括： 伸展被插入的机器人臂；以及 相对于所述紧固件位置调整所述装配工具的所述位置。 5.根据权利要求4所述的方法，其中相对于所述紧固件位置调整所 述装配工具的所述位置包括： 借助所述装配工具上的视觉模块来相对于所述紧固件位置调整所 述装配工具的所述位置。 6.根据权利要求3所述的方法，其中将所述装配工具夹紧到所述结 构包括： 将所述装配工具夹紧到所述结构的所述内表面。 7.根据权利要求6所述的方法，其中将所述装配工具夹紧到所述结 构的所述内表面包括： 将所述装配工具夹紧到所述结构的所述内表面以基本消除要装配 结构的各部件之间的任何空隙。 8.根据权利要求1所述的方法，其中穿过所述结构制孔包括： 穿过所述结构钻孔。 9.根据权利要求8所述的方法，其中穿过所述结构钻孔包括： 从所述结构外部穿过所述结构钻孔。 10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述装配工具夹紧到所述 结构包括： 在穿过所述结构钻孔期间，将所述装配工具夹紧到所述结构的所 述内表面以基本消除要装配结构的各部件之间的任何空隙。 11.根据权利要求1所述的方法，其中将所述装配工具夹紧到所述 结构包括： 使用所述结构的外部电磁体将所述装配工具夹紧到所述结构的内 表面。 12.根据权利要求1所述的方法，其中在所述孔内安装紧固件包括： 穿过所述孔插入紧固件，其中所述紧固件的末端部分延伸进所述 内部区域；以及 操作所述装配工具将紧固件固定元件附加到所述紧固件的所述末 端部分。 13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述孔内安装紧固件进一 步包括： 在操作所述装配工具将紧固件固定元件附加到所述紧固件的所述 末端部分之前，操作所述装配工具以将所述紧固件固定元件分配到所 述紧固件。 14.根据权利要求13所述的方法，其中操作所述装配工具将所述紧 固件固定元件附加到所述紧固件的所述末端部分包括： 操作所述装配工具以将所述紧固件固定元件卷曲到所述紧固件的 所述末端。 15.根据权利要求1所述的方法，其中所述紧固件位置包括可通过 所述至少一个入口进入的多个紧固件位置的一个，并且其中所述方法 进一步包括： 在所述多个紧固件位置的每一个位置定位所述装配工具；以及 在所述多个紧固件位置的每一个位置重复所述定位、夹紧、制孔 和安装步骤。 16.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个入口包括多个 入口，并且其中所述方法进一步包括： 通过所述多个入口的每一个入口将具有安装在其上的所述装配工 具的所述机器人插入所述内部区域；以及 在通过所述多个入口的每一个入口可进入的多个紧固件位置的每 一个位置重复所述定位、夹紧、制孔和安装步骤。 17.根据权利要求1所述的方法，其中所述内部区域包括通过所述 至少一个入口可进入的被限定的内部区域。 18.根据权利要求1所述的方法，其中所述结构包括飞行器翼盒。 19.用于装配结构的装配系统，所述结构定义了通过至少一个入口 可进入的内部区域，所述装配系统包括： 机器人；以及 安装在所述机器人上的装配工具，所述装配工具包括： 用于在所述内部区域内定位所述装配工具的定位机构； 用于在所述结构内制孔期间在所述结构的内部区域夹紧所述装配 工具的夹具；以及 用于在所述孔内安装紧固件的紧固件安装机构。 20.根据权利要求19所述的装配系统，其中所述机器人包括机器人 臂，并且其中所述装配工具被安装在所述机器人臂上。 21.根据权利要求20所述的装配系统，其中所述机器人臂包括通过 所述至少一个入口伸展进所述结构的所述内部区域内的可伸展机器人 臂。 22.根据权利要求19所述的装配系统，其中所述定位机构包括： 用于引导所述装配工具到所述结构的所述内部区域内的紧固件位 置的视觉模块。 23.根据权利要求22所述的装配系统，其中所述视觉模块包括用于 引导所述装配工具到所述结构的所述内部区域内的紧固件位置的相 机。 24.根据权利要求23所述的装配系统，其中所述视觉模块进一步包 括光源和激光传感器中的至少一个。 25.根据权利要求19所述的装配系统，其中所述紧固件安装机构包 括： 用于将紧固件固定元件固定到所述紧固件的固定实用工具。 26.根据权利要求25所述的装配系统，其中所述紧固件固定机构进 一步包括用于将所述紧固件固定元件分配到所述紧固件的分配实用工 具。 27.根据权利要求26所述的装配系统，其中所述装配工具进一步包 括用于分别将所述分配实用工具和所述固定实用工具移动到分配和固 定位置的执行器。 28.根据权利要求19所述的装配系统，其中所述夹具包括用于被电 磁夹紧到所述结构内表面的夹紧足。 29.根据权利要求28所述的装配系统，进一步包括用于电磁夹紧所 述夹紧足到所述结构的所述内表面的所述结构的外部的电磁体。 30.根据权利要求28所述的装配系统，其中所述夹紧足包括用于在 角紧固件位置将所述装配工具夹紧到所述结构的所述内表面的锥形夹 紧足。 31.根据权利要求19所述的装配系统，其中所述结构包括飞行器翼 盒。 32.一种用于装配结构的方法，所述结构定义了通过至少一个入口 可进入的内部区域，所述方法包括： 将具有安装在其上的装配工具的机器人臂通过所述至少一个入口 插入所述内部区域； 在紧固件位置定位所述装配工具； 将所述装配工具夹紧到所述结构的内表面以基本消除要装配结构 的各组件之间的任何空隙； 当所述装配工具被夹紧到所述结构的所述内表面时，穿过要装配 的各部件制孔；以及 在所孔内安装紧固件以固定所述要装配的各部件。 33.根据权利要求32所述的方法，其中将所述装配工具夹紧到所述 结构的内表面包括： 使用所述结构的外部电磁体将所述装配工具夹紧到所述结构的所 述内表面。 34.根据权利要求32所述的方法，其中穿过所述要装配的各部件制 孔包括： 穿过所述要装配的各部件钻孔。 35.根据权利要求34所述的方法，其中穿过要装配的各部件制孔包 括： 从所述结构外部穿过要装配的各部件钻孔。 36.根据权利要求32所述的方法，其中在所述孔内安装紧固件以固 定所述要装配的各部件包括： 穿过所述孔插入紧固件，其中所述紧固件的末端部分延伸进所述 内部区域；以及 操作所述装配工具以将紧固件固定元件附加到所述紧固件的所述 末端部分。 37.根据权利要求36所述的方法，其中在所述孔内安装紧固件以固 定所述要装配的各部件进一步包括： 在操作所述装配工具以将所述紧固件固定元件附加到所述紧固件 的所述末端部分之前，操作所述装配工具以分配所述紧固件固定元件 到所述紧固件。 38.根据权利要求32所述的方法，其中所述紧固件位置包括可通过 所述至少一个入口可进入的多个紧固件位置的一个位置，并且其中所 述方法进一步包括： 在所述多个紧固件位置的每一个位置定位所述装配工具；以及 在所述多个紧固件位置的每一个位置重复所述定位、夹紧、制孔 和安装步骤。 39.根据权利要求38所述的方法，其中所述至少一个入口包括多个 入口，并且其中所述方法进一步包括： 通过所述多个入口的每一个入口将具有安装在其上的所述装配工 具的所述机器人插入所述内部区域；以及 在通过所述多个入口的每一个入口可进入的多个紧固件位置的每 一个位置重复所述定位、夹紧、制孔和安装步骤。 40.根据权利要求32所述的方法，其中所述结构包括飞行器翼盒。