科技 | 将机器视觉引入飞机装配细分市场，「神工科技」研发智能制孔机器人

文 | 李汝晴 

图片来源 | pexels

掀开飞机漆面的光鲜外壳，飞机其实是一个由一个个孔、一颗颗紧固件、一根根桁条、一块块金属面板组成的钢铁世界。飞机上约几百万颗，类型繁多、大小不一的紧固件以保证飞机结构的稳固和连接，而要精准安装这些紧固件即必须先打好那一个个“看不见”的孔。

制孔等装配技术是航空航天大型设备制造装配过程中的关键环节，制孔占飞机装配价值比例已经超过50%，一架ARJ飞机需制孔数量超过200万个，而C919等大型商用客机制孔数300万个以上。

36氪近期接触到的北京神工科技有限公司（以下简称：神工科技）成立于2017年12月，是一家聚焦于航空工业飞机制造及装配细分领域的“智能制孔机器人”及飞机装配系列产品系统研发供应商，其核心特色在于在制孔、涂胶等机器人上引入机器视觉和人工智能算法，使其在机械手臂式机器人柔性化操作过程中大幅降低系统误差，实现精度更高、更易操作、效率更高的智能化工业场景。

板材制孔是个不可逆的过程，对精度要求很高。在制孔工作中，主要有两种方式，一是通过传统人工制孔，二是使用机器人自动化制孔系统。

传统的人工制孔工序中，每4-6个工人一组，需要经历分划线、标定、初孔、扩孔、去毛刺、锪窝、校验等多个工序，耗时长，工人需要在高噪音、高粉尘环境中工作，而且制孔效果受工人主观情绪、状态等影响较大，制孔质量不稳定。不仅如此，人力成本对于制造厂来说都是很大开销，据神工科技调研，平均每个主机厂需要装配制孔工人1000-3000人，一般技术工人工资成本15万/年左右，8级工这样的老师傅更是高价难留，行业已经出现招工难、培养难、留人难的问题。

在自动化制孔系统方面，国外许多公司都有成熟的系统，已经大量应用于波音、空客等飞机的装配制孔。如美国Gemcor公司、EI公司、德国Broetje公司、西班牙的M. Torres公司等。“但是国外设备动辄千万美元以上，持续使用成本高，且在涉密领域，无法使用，在贸易摩擦等背景下，中国航空制造业处处受制于人。关键在于，我们现在能看到的国外产品，并非智能化设备，只是高精度的自动化设备，与神工科技实现的技术路径完全不同”神工科技执行总经理李喆告诉36氪。

智能制孔机器人

针对以上情况，神工科自主研发了智能制孔机器人，目前完成SK-RADS-01型的开发（针对铝合金材质）。李喆介绍说，该机器人的价格只有同类型进口设备价格1/5左右，且实现了完全自主可控，知识产权及保密资质；效率方面，在实际应用中，神工科技的机器人只用了2小时就完成了传统人工制孔4人组三天时间完成的工作；精度上， 孔径精度可以做到H6的精度等级，而人工制孔一般只能达到H9（数字越小精度越高），位置精度小于±0.3mm；重复精度小于±0.06mm。

具体来说，智能制孔机器人主要由机器人本体和智能制孔系统两部分组成。 机器臂本体选用市场上通用的工业机械臂，再通过末端执行器，实现制孔功能。智能系统上，则使用AI机器视觉、激光制孔点法线检测技术、多传感器融合的系统集成技术（包括震动、力控等）等技术实现孔的检测定位，加工基准的自动找正，不同的材料自适应调整、刀具磨损和断刀等异常情况实时监控等功能。

当被问及，国外高端自动化制孔设备与神工科技机器人的区别时，李喆告诉36氪，“目前市面上的常见自动化制孔设备，大多是先使用精确固定装置进行面板固定，再利用机械臂加工，通过尖端的机械控制技术进行机械臂姿态动作控制实现精准制孔。而我们则是加入了机器视觉识别和人工智能算法，结合多传感器配合实现高精度快速自动制孔。如此一来整套设备的智能化和灵活性更高更能满足柔性制造的需求。”他也认为国外厂商还将在高端设备垄断地位的利润舒适区中，要将人工智能技术引入到自动化设备当中还需一段时间。

同时，目前市面上还有一些高校与主机厂合作的智能制孔机器人，这些机器人多源自高校课题。据神工科技调研，它们仍存在工业场景落地水平相对较低问题。

在产品落地方面，目前神工科技的产品已通过验证，进入到两家飞机制造厂，每台机器都配有工程师全程跟踪调试，与制造厂工程师和产业工人同吃同住同劳动。

神工科技

值得一提的是，神工科技的创始团队在技术和商务两方面都拥有丰富经验，技术方面，作为神工科技首席科学家，北京航空航天大学张德远教授，是北京航空航天大学机械制造及自动化系主任，守锷书院院长，中国生物制造学会主任理事，长期专注于航空航天产业中生物加工、振动切削、MEMS加工等细分领域，2016年4月，发表我国机械工程学科首篇《Nature》期刊论文。商务方面，公司总裁张凯有着近25年的高端制造领域欧美设备的营销经验，熟悉航空航天制造业场景，执行总经理李喆则曾在国务院机关负责招标采购工作，其他核心管理团队人员多在同行业上市公司任过高管。

目前公司团队人数在40人左右，技术研发人员均为海归专才和清华大学、北京航天航空大学、哈尔滨工业大学等高校毕业的博士、硕士，以及具备军工、工业机器人行业从业背景的专业工程师，硕士以上学历占研发人员总数的85%，目前正在筹建“院士工作站”。

飞机制造市场增长空间巨大，根据国际航空运输协会预计,中国将在未来20年轻松超越美国,成为全球最大的航空市场。截至2018年6月，C919订单已达846架。根据《简氏防务周刊》预计，我国到2020年将新增600架以上的战斗机，未来10年将新增1000架。

据悉，未来，神工科技的计划研发方向将延伸至智能涂胶、智能喷涂、智能探伤、智能布线、新材料应用等工艺技术领域，服务客户拓展至航天、船舶、兵器等军工领域及相关民用领域。 

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