挑戰

在美國國家航空航天局蘭利研究中心，無損檢測（NDE）正在進行，這項檢查通過復合飛機結構自動檢測方法演示，檢測飛機部件的安全性。測試的內容是NASA先進復合材料項目的一部分，NASA的研究人員們正在尋求提升復合結構檢測速度的方法，使得工作更有效率。檢測的目的是希望在出廠前對飛機機身進行全面檢查，以確保其不存在任何生產缺陷，以免對飛機造成任何影響。NASA的工作人員們需要使用相關的技術手段快速地識別這些缺陷，并且在這些缺陷造成重大影響之前，確保通過全面的技術支持進行彌補，從而消除缺陷隱患。如何既能滿足檢測需求，又能提高檢測速度，成為該項目的重點。

解決方案

NASA配備了一臺協作式機器人，以及一個正在對機身內部進行檢查的紅外線檢測系統。協作式機器人與常規機器人略有不同，區別在于其具有內置的各項安全性能，這樣就使得研究人員可以靠近檢測工具協同工作，在進行檢查時無需再設置保護區域禁止人員進入。這種人機協同作業帶來的改變是，NASA的工作人員可以在飛機上同時開展多項工作，無論是使用多個機器人，或者在進行檢測時在飛機上進行其他作業。

通過將機器人編程設定為某種檢測模式，用戶可以實現兩個目標：首先，您可以開發一種高效的檢測方法，確保高效地盡快覆蓋需要檢測的區域。其次，就是確保不會遺漏任何區域。人機協作機器人的編程簡便，在實際啟動機器人之前，用戶可以在電腦中離線仿真——用戶可以利用機身三維模型或者任何其想檢測對象的三維模型，結合機器人和檢測工具的實體模型——也就是紅外線檢測系統進行離線仿真測試。在編程的過程中，工程師可以在電腦中設計檢測路點和路徑，通過測試來確保得到最優化的檢測路徑，并確保機器人能夠按照用戶的需求完成所有動作。最后當實際使用時運行機身時，只需將該程序下載到機器人，就可調用程序執行任務，非常簡便。按下“啟動”按鈕，現在機器人就可按照編程預設的路徑來進行工作。

結果

原先完成這項檢測任務需要采用人工方式來進行同樣的檢測，一般需要三到四個人。而且用手推動紅外線系統并使其均勻覆蓋整個部件，這是非常有難度。而使用機器人的話，只需一位操作員負責操控，機器人即可完成所有這些工作。機器人將檢測探頭移動至編程預設的各個位置，到達預設位置時，它會在此停留。而且，機器人配備了感傳感器，可確保機器人不會碰擦到飛機表面。它可以移動至精確的位置，然后一直停留在該位置，定位后工作人員會向計算機發送信號，然后，計算機將觸發檢測系統和閃光燈，并獲取溫度數據，從而告知工作人員檢測機構內部的狀況。之后，計算機再向機器人發送信號，使其移動至下個位置，這樣就可以在機器人的預設范圍內對機身進行全面檢測。檢測過程包括對機身表面發射非常短的熱脈沖，在這個過程中會出現一道閃光，隨后就可以觀察熱量冷卻后流入部件內部。它能夠在不造成損壞的情況下告知工程師結構內部的運行情況。

對于NASA來說，初步的目標只是為了證明可以借助機器人系統、花費較少的人力來完成與人工方式同樣出色、或更勝于人工方式的工作。而事實證明，機器人“同事”的表現非常出色！因此，長期看來，目標是將機器人集成到機身生產環境中，而不需對制造商產生額外費用。此外，由于借助了機器人系統，飛機的生產報告數據可以隨飛機而保留。對于用戶來說，起初先知道確切的檢測位置，之后仍有辦法返回到該確切位置，從而能夠對飛機生命周期中可能發生的任何變化進行比較。該機器人系統的另一個優勢在于除了紅外線層析成像之外，用戶還可以開展其他檢測項目，例如：進行超聲波檢測，也可以進行渦流檢測。這兩種方法均常用于飛機檢測，可以幫助用戶獲得不同的信息，也可以對不同檢測方法的結果進行比較。