CN110435920B - 用于飞行器结构的移动自动组装工具 - Google Patents

Abstract

本发明的名称是用于飞行器结构的移动自动组装工具。用于在结构(106)的表面(116)上执行操作(111)的方法和装置。组装系统(102)可包括运动平台(122)和移动平台(118)。所述运动平台(122)可配置为置于结构(106)的表面(116)下面以执行所述表面(116)上的操作(111)。移动平台(118)可配置为横跨制造环境(100)的地面(107)将运动平台(122)从第一位置(117)运送至第二位置(121)。

Description

用于飞行器结构的移动自动组装工具

本申请是2015年4月30日提交的名称为：“用于飞行器结构的移动自动组装工具”的中国专利申请201510217650.6的分案申请。

技术领域

本公开内容一般涉及飞行器，并且更具体的涉及制造飞行器结构。仍更具体地，本公开内容涉及使用自主工具系统用于执行飞行器结构上的操作的方法和装置。

背景技术

制造飞行器结构可能是复杂的和耗时的过程。数以千计的零件可被设计和组装以完成飞行器结构。通过移动飞行器结构至制造设备中的不同位置这些零件可被逐渐地组装。

各种组装操作在每个位置在飞行器结构上被执行。这些操作可由操作人员使用手持工具手动地执行。例如，但不限于钻孔、锪孔、紧固、连结、密封、涂覆、检查或其他适当类型的操作可由操作人员在飞行器结构的部分上执行。操作人员也可在位置之间移动零件以相对于飞行器结构定向那些零件。

为了满足操作人员的人体工程学考虑因素，现存方案可要求当飞行器结构处于垂直定向时完成组装。例如，当组装机翼时，一些当前使用的系统将机翼定向为机翼后缘向下和机翼前缘向上。操作人员在机翼周围操纵以钻孔、检查和在机翼的孔中安装紧固件。

一旦在飞行器结构的一部分上执行操作，飞行器结构必须被重新定向从而操作人员可够到飞行器结构的其他部分。该过程可包含使飞行器结构从保持其在适当位置的固定装置分离、翻转飞行器结构、和使飞行器结构重新连接至该固定装置。

该组装过程可比期望的花费更多时间或使用更多资源。例如，分离、翻转和重新连接飞行器结构所需的时间显著地降低设备的生产率。作为另一实施例，使用操作人员执行操作可比期望的花费更多时间或增加制造成本，因为组装单个飞行器结构需要无数的劳动工时。此外，由于使用更多的操作人员，另外的人体工程学考虑因素必须被考虑在内。

其他现存的组装方案采用固定的机器人设备以在飞行器结构上执行操作。这些机器人设备可被螺栓固定至制造设备的地面。采用螺栓固定的机器人设备，机器人设备上的末端执行器的延伸和定向可被限制。结果，末端执行器的定位和准确度可能比期望的更困难。而且，固定的机器人设备可能不满足对于更灵活和可重构的制造设备的制造要求。因此，需要提供组装飞行器结构的更有效、更高生产率过程的方法和装置。

发明内容

在一个示意性实施方式中，用于结构的组装系统可包括运动平台和移动平台。该运动平台可配置为置于该结构的表面下面以执行表面上的操作。移动平台可配置为横跨制造环境的地面将运动平台从第一位置运送至第二位置。

在另一示意性实施方式中，可提供用于操作组装系统的方法。运动平台可横跨制造环境的地面从第一位置被运送至第二位置。运动平台可使用移动平台横跨地面被运送。运动平台可置于结构的表面下面以执行表面上的操作。

在另一示意性实施方式中，装置可包括移动平台、与移动平台相关联的第一移动系统、末端执行器、由移动平台运送的六足台和与六足台相关联的第二移动系统。第一移动系统可配置为在结构的下蒙皮板之下横跨制造环境的地面将移动平台从第一位置驱动至第二位置。该末端执行器可配置为支承成套工具。该末端执行器可被进一步配置为使用成套工具在下蒙皮板中安装紧固件。该六足台可配置为使末端执行器相对于下蒙皮板的表面放置。第二移动系统可配置为沿着垂直轴朝向下蒙皮板的表面移动六足台。

在仍另一示意性实施方式中，可提供用于在结构的下蒙皮板中安装紧固件的方法。运送六足台的移动平台可使用移动系统横跨制造环境的地面从第一位置被驱动至第二位置。末端执行器可被置于下蒙皮板之下的六足台上。紧固件可被安装在下蒙皮板中。

另一示意性实施方式可提供用于将工具置于表面上的方法。使用第一移动系统，工具可相对于表面被移动以将工具大致上置于表面上的选定区域内。使用第二移动系统，工具可相对于表面被移动至少一个自由度，以将工具精确地置于表面上的选定区域内的选定位置处。

又另一示意性实施方式可提供用于将工具置于表面上的方法。使用第一移动系统，工具可相对于表面被移动以将工具大致上置于表面上的选定区域内。使用第二移动系统，工具可相对于表面被移动至少一个自由度，以将工具精确地置于表面上的选定区域内的选定位置处。使用第三移动系统，与用于执行操作的工具相关联的元件可在选定位置处相对于选定位置被对齐。

在仍另一示意性实施方式中，可提供用于使组装系统相对于表面放置的方法。使用第一移动系统，组装系统可相对于表面被移动以使组装系统大致上置于表面上的选定区域内。使用第二移动系统，可相对于表面以至少一个自由度移动运动平台，以将运动平台上的末端执行器精确地置于表面上的选定区域内的选定位置处。使用运动平台，与用于执行操作的末端执行器相关联的工具可在选定位置处相对于选定位置对齐。

在本公开内容的各种实施方式中可独立地实现特征和功能，或在又其他实施方式可将其结合，其中参考下述描述和附图可理解进一步的细节。

附图说明

在所附权利要求书中阐释了被认为是示意性实施方式的特点的新的特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的示意性实施方式的以下详细描述，将最佳的理解示意性实施方式、以及优选使用方式、其进一步目标和特征，其中：

图1是根据示意性实施方式的制造环境的方框图的图示；

图2是根据示意性实施方式的制造环境的图示；

图3是根据示意性实施方式的组装系统的等距视图的图示；

图4是根据示意性实施方式的末端执行器和成套工具的图示；

图5是根据示意性实施方式的组装系统的俯视图的图示；

图6-12是根据示意性实施方式的执行操作的组装系统的图示；

图13是根据示意性实施方式的工具管理系统的图示；

图14是根据示意性实施方式的组装系统的另一实施方式的图示；

图15是根据示意性实施方式的用于操作组装系统以在结构上执行操作的方法的流程图的图示；

图16是根据示意性实施方式的用于操作组装系统以在结构的面板中安装紧固件的方法的流程图的图示；

图17是根据示意性实施方式的飞行器制造和维修方法的方框图的图示；和

图18是其中可实施示意性实施方式的飞行器的方框图的图示。

具体实施方式

示意性实施方式认识和考虑一种或多种不同考虑因素。例如，但不限于，示意性实施方式认识和考虑使飞行器结构上的制造操作的执行自动化可以是期望的。尤其，示意性实施方式认识和考虑拥有能够在飞行器结构上进行钻孔、测量、检查、紧固和其他适合的操作的自动设备可以是期望的。

示意性实施方式也认识和考虑拥有能够在飞行器结构下面操纵以执行制造操作的设备可以是期望的。例如，示意性实施方式认识和考虑飞行器结构上的一些位置对于操作人员来说难以以期望的方式钻孔。

示意性实施方式认识和考虑从下方给机翼的蒙皮板钻孔可提供准确度性和人体工程学挑战。例如，但不限于，不一致，诸如不正确地定位的孔或分层，可在下蒙皮板中钻取的孔中形成。作为另一实施例，当在蒙皮板中安装紧固件时，操作人员可能经历疲劳。这些挑战和其他可能导致返工的需要、废弃面板或机翼、大于期望的机翼制造成本的增加、或其一些组合。

此外，示意性实施方式认识和考虑在飞行器结构上执行制造操作而不使用制造设备内的不同位置处的固定的碑式固定装置可以是期望的。在该示意性实施例中，“固定的碑式固定装置”是固定地连接至制造设备的设备地面、壁或其他部分的结构。换句话说，固定的碑式固定装置可以是不是配置为以其整体从制造设备中的一个位置至另一位置而不将其由设备地面、壁或其他不可移动的结构拆下的结构。例如，但不限于，随着操作在结构上进行，固定的碑式固定装置可维持结构在适当位置。这些固定的碑式固定装置可包括螺栓固定至设备地面、固定台架系统或其他结构的机器人设备。

示意性实施方式认识和考虑固定的碑式固定装置降低制造设备内的灵活性。例如，从一个固定的碑式固定装置分离组件和将其移动至下一个固定的碑式固定装置用于进一步组装可以是困难的。该分离-移动-重新连接时间减慢了生产率并且降低了制造灵活性。此外，固定的碑式固定装置可占据比期望的更大的空间，使得进入正在组装的飞行器结构受到限制，或二者。而且，制造、重新配置或维持固定的碑式固定装置可能比期望的更昂贵。使用固定的工具系统产生相似的问题。

因此，示意性实施方式提供用于在结构上执行操作的方法和装置。这些操作可包括在结构中安装紧固件。组装系统包括移动平台和运动平台。运动平台配置为置于结构的表面下面以在表面上执行操作。移动平台配置为横跨制造环境的地面将运动平台从第一位置运送至第二位置。

现转向图1，根据示意性实施方式描述了制造环境的方框图的图示。在该描述的实施例中，制造环境100是其中组装系统102可用于在结构106中安装紧固件104的环境。制造环境100可具有地面107。

如所描绘，制造环境100可包括结构106、自主工具系统109和系统支座108。在该示意性实施例中，结构106可以是飞行器110中的物体。例如，但不限于，结构106可被并入机翼、机体、水平安定面、门、外壳、发动机或其他适合的结构中的至少一个。

在该示意性实施例中，结构106可表现为飞行器110中机翼114的面板112的形式。在该示意性实施例中，面板112可以是蒙皮板115。例如，面板112可以是机翼114的下蒙皮板105。在其他示意性实施例中，面板112可以是飞行器110中的垂直安定面的蒙皮板。面板112的其他例子可包括用于在机体、水平安定面、襟翼、扰流器、缝翼、机舱或一些其他飞行器结构上安装的面板。面板112可具有表面116。在一些示意性实施例中，表面116可被称为“工作表面”。

在该描述的实施例中，自主工具系统109可配置为在面板112上执行操作111。在该示意性实施例中，操作111可被称为组装操作。例如，组装系统102可配置为执行钻孔操作、紧固操作、检查操作、测量操作、清洁操作、密封操作、数据收集操作或操作111的其他适合的类型的至少一种。

如本文所使用，当与一系列项目结合使用时，短语“至少一种”的意思是可以使用一个或多个列出的项目的不同组合并且可以仅需要列表中的一个项目。项目可以是具体的物体、东西或类别。换句话说，“至少一种”的意思是可以使用来自列表的项目或项目数目的任何组合，但是可能不需要列表中的所有项目。

例如，“项目A、项目B和项目C的至少一种”的意思可以是项目A；项目A和项目B；项目B；项目A、项目B和项目C；或项目B和项目C。在一些情况下，“项目A、项目B和项目C的至少一种”的意思可以是例如但不限于两个项目A、一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或一些其他适合的组合。

在该示意性实施例中，自主工具系统109可表现为组装系统102的形式。以此方式，组装系统102可被称为自主工具系统或自动工具系统。组装系统102可配置为在面板112的表面116中安装紧固件104。

组装系统102可包括许多组件。如本文所使用，“许多”项目可以是一个或多个项目。在该示意性实施例中，许多组件可以是一个或多个组件。

组装系统102中的一个或多个组件可以以至少一个自由度至多达六个或更多的自由度移动。例如，每个组件可移动至少一个平移自由度或至少一个旋转自由度，但是可具有至多三个平移自由度，至多三个旋转自由度，或二者。在一些实施例中，每个组件独立于组装系统102中的其他组件以至少一个自由度移动。

组装系统102可基于全局坐标系101和飞机坐标系103，或更多具体坐标系比如机翼、襟翼、扰流器、安定面、缝翼、机体，或一些其他结构或甚至组件系统比如翼梁、横梁、机架或一些其他组件的至少一种被定位和放置。全局坐标系101可以是制造环境100的参考坐标系。

飞机坐标系103可表示其中飞机零件位于三维空间的参考坐标系。飞机坐标系103可基于飞行器110中的原点或参考点。使用全局坐标系101和飞机坐标系103的至少一种，组装系统102和组装系统102内的组件可相对于制造环境100内的结构被粗略地和精确地放置。如所描绘，组装系统102可包括移动平台118、第一移动系统119、末端执行器120、运动平台122、第二移动系统124、工具管理系统126、紧固件管理系统127、控制器128和供电系统129。

在该示意性实施例中，移动平台118可以是支承组装系统102内的组件的机械设备。例如，移动平台118可配置为运送运动平台122以执行操作111。

在该示意性实施例中，当项目是“可移动的”时，项目能够横跨制造环境100中的地面107移动。换句话说，该项目不被固定至制造环境100中的具体位置。

移动项目也可以是可驱动的。如本文所使用，“可驱动的”项目可以是能够通过移动或被引导驱动至不同位置的项目。驱动项目可包括通过以至少一个平移自由度平移项目或以至少一个旋转自由度旋转项目的至少一种移动项目。此外，驱动项目可包括移动项目的整体和协作地一起组成项目的所有组件。可驱动的项目能够自主驱动至不同位置。换句话说，项目可具有自主或半自主驱动能力以相对于制造环境100中的地面107以其整体从一个位置移动至另一位置。

在其他情况下，可驱动的项目可被一些其他系统驱动。例如，控制器、移动系统、操作人员或一些其他类型的设备或操作员可驱动项目。以此方式，可驱动的项目可以是电子驱动的、机械驱动的、机电驱动的、手动驱动的或以一些其他方式驱动的。

在该示意性实施例中，移动平台118和与移动平台118相关联的组件不固定在某个位置。而是，移动平台118的整体可横跨制造环境100的地面107移动。例如，但不限于，移动平台118可使用第一移动系统119以从制造环境100的地面107上的第一位置117驱动至第二位置121。

如所图示，第一移动系统119可与移动平台118物理地关联。诸如第一移动系统119的第一组件可被认为与诸如移动平台118的第二组件通过固定至第二组件、粘合至第二组件、安装至第二组件、焊接至第二组件、紧固至第二组件、以一些其他适合的方式连接至第二组件、或其组合物理地关联。第一组件也可使用第三组件被连接至第二组件。此外，第一组件可被认为通过形成为第二组件的部分、第二组件的延伸部或其组合与第二组件关联。

在该描述的实施例中，第一移动系统119可包括配置为使移动平台118从第一位置117驱动至第二位置121的许多组件。例如，第一移动系统119可包括轮、轨道系统、滑轮、连接至移动平台118的拐角的提升千斤顶、或其他适合的移动设备。以此方式，第一移动系统119提供移动平台118的粗略放置。

在示意性实施例中，第一移动系统119可包括伸缩轮131。伸缩轮131可被缩回以使移动平台118降低至制造环境100的地面。使移动平台118降低至制造环境100的地面107可增加在紧固件104安装期间组装系统102的稳定性。在完成紧固件104的安装以后，伸缩轮131可被延伸以从地面107提升移动平台118并且使移动平台118在地面107上从第一位置117移动至第二位置121。

在该描述的实施例中，第一移动系统119可包括万向轮133。万向轮133使得移动平台118实现全方位的移动。换句话说，万向轮133可向前和向后以及一边至另一边使移动平台118移动。

在一些示意性实施例中，万向轮133还可以是可伸缩的或可锁定以基本上阻止移动平台118非期望的移动。在其他示意性实施例中，第一移动系统119可包括完整轮、另一类型的全向轮、小脚轮、其他适合的移动设备、或其组合。在示意性实施例中，这些类型的轮可以是或可以不是可伸缩的。

如所描绘，末端执行器120可以是成套工具132连接至其的设备。尤其，末端执行器120可配置为支承成套工具132。成套工具132可用于在面板112中安装紧固件104。

如本文所使用，“一套”项目可以是一个或多个项目。在该示意性实施例中，一套工具132可以是一个或多个工具。当两个或更多个工具存在于一套工具132中时，工具也可被称为一组工具、多个工具、简单地“工具”等。

在该示意性实施例中，运动平台122可以是配置为将末端执行器120相对于表面116置于期望的位置130的设备。在该示意性实施例中，期望的位置130可包括在三维空间中末端执行器120相对于结构106的面板112的至少一个位置或定向。

运动平台122可相对于面板112的表面116上的位置135移动在末端执行器120上的成套工具132至期望的位置130来安装紧固件104。具体而言，运动平台122可配置为在位置135处相对于面板112的表面116将成套工具132置于末端执行器120上。例如，但不限于，运动平台122可将成套工具132垂直于位置135、平行于位置135、共线于紧固件104的位置135的中心轴、或以一些其他方式放置。

运动平台122提供末端执行器120相对于位置135的精确定位。位置135可以是对于为紧固件104钻孔134的期望的位置。

当成套工具132相对于面板112的表面116上的位置135放置时，紧固件104可以以期望的方式被安装。例如，使成套工具132置于垂直于位置135处的表面116可使得成套工具132在沿着轴137的位置135中钻孔134。

在一些情况下，轴137可垂直于位置135处的表面116放置。以此方式，钻孔134可提供当插入孔134时紧固件104期望的对齐。在另一示意性实施例中，使成套工具132置于垂直于位置135处的表面116可允许成套工具132钻孔134而不形成面板112中的裂缝、分层或其他超出容限的不一致。在其他实施例中，轴137可以以一定角度。

在该描述的实施例中，运动平台122可表现为多种形式。在该示意性实施例中，运动平台122表现为六足台141的形式。在其他示意性实施例中，但不限于，运动平台122可表现为史都华(Stewart)平台或其他适合类型的运动平台的形式。

在该示意性实施例中，运动平台122可提供末端执行器120移动的自由度139。自由度139可指末端执行器120在三维空间中的移动。例如，运动平台122可配置为为末端执行器120提供七个自由度139。

如所图示，第二移动系统124可与运动平台122物理地关联。第二移动系统124可包括配置为沿着垂直轴136朝向面板112的表面116移动运动平台122的许多组件。

在该示意性实施例中，垂直轴136可以是基本上垂直于位置135处的表面116的轴。随着运动平台122移动，末端执行器120上的成套工具132可沿着垂直轴136移动。

在该示意性实施例中，成套工具132可包括许多不同类型的工具。成套工具132可包括传感器系统138、钻孔系统140、检查系统142和紧固件安装器144。

在示意性实施例中，成套工具132可被置于末端执行器120上的移动工作台146上。移动工作台146可支承成套工具132并且移动成套工具132。

移动工作台146可配置为沿着轨道系统147相对于面板112的表面116移动成套工具132。作为例子，移动工作台146可使用轨道系统147沿着平行于面板112的表面116的轴向后和向前移动成套工具132。

如所图示，传感器系统138可包括各种传感设备，其配置为确定面板112、末端执行器120相对于面板112的表面116上的位置135的位置148、或面板112的表面116上的位置135的至少一种，以为紧固件104钻孔134。例如，但不限于，传感器系统138可包括照相机、接近度传感器、磁性穿透蒙皮(magnetic through-skin)传感器、或一些其他适合类型的传感器。

在使用第一移动系统119和第二移动系统124的至少一种后，末端执行器120的位置148可使用成套工具132中的传感器系统138被证实。在该示意性实施例中，位置148可包括末端执行器120相对于面板112的表面116的当前位置、定向或二者。位置148可以与期望的位置130对比并且可做出调节。

在一些示意性实施例中，传感器系统138可配置为基于表面116的指数特征150确定末端执行器120相对于表面116上的位置135的位置148。指数特征150可以是表面116上的预定参考点。这些指数特征150可表现为磁铁、传感器、图形指示器、射频识别标签、目标、或一些其他适合类型的指数特征的至少一种形式。末端执行器120可基于指数特征150的位置沿着表面116被移动。指数特征150也可用于确定在何处钻取表面116中孔134。

在一些其他示意性实施例中，传感器系统138可与系统支座108中的测量系统152通信以确定末端执行器120的位置148。在该示意性实施例中，测量系统152可以是一个或多个测量设备。

具有测量系统152的系统支座108可配置为支持组装系统102的操作。具体而言，系统支座108可提供导航、设施、位置信息、任务分配和其他适合类型的资源。

作为例子，系统支座108可为组装系统102提供导航。作为另一例子，在一些示意性实施例中，测量系统152可配置为进行关于结构106的位置的测量。在一些情况下，系统支座108可提供电、空气、液压液、水、真空或其他设施至组装系统102。系统支座108还可配置为将这些资源提供至位于制造环境100中的各种其他设备。

在该示意性实施例中，压脚151可被连接至末端执行器120。在该示意性实施例中，压脚151可以是压力传感设备。压脚151可以是末端执行器120接触面板112的表面116的第一部分。

在该示意性实施例中，压脚151可配置为确定压脚151和面板112的表面116之间的接触力153。接触力153可以是末端执行器120施加在表面116上的一定量的力。

压脚151可使用测力传感器或一些其他类型的负载传感器感测接触力153。接触力153的指示可以是期望的，以降低对表面116、末端执行器120或二者的至少一个损坏的风险。

压脚151可以被手动地或自动去除和替换，以使与面板112接触的区域最优化。例如，压脚151可以与具有不同直径、形状或其他特征的压脚互换。在一些示意性实施例中，压脚151可被设计为在与面板112非期望的相遇的情况中安全地分离以避免面板112、组装系统102内的组件或二者的损坏。

在该示意性实施例中，可需要期望的接触力153。例如，接触力153可用于在安装紧固件104之前夹紧面板112至面板112的子结构。作为例子，面板112可需要被压靠横梁、翼梁或承重装置，以便适合安装紧固件104。因此，可需要期望的接触力153以实现这些结果。

一旦末端执行器120和成套工具132在适当位置，组装系统102可在面板112的表面116上的位置135中钻孔134。在该示意性实施例中，组装系统102可使用钻孔系统140在表面116上的位置135中钻孔134。

钻孔系统140可配置为在表面116上的位置135中钻取不同类型的孔。在该示意性实施例中，例如，但不限于，孔134可表现为圆柱形孔、圆锥形孔、埋头螺孔、沉孔、孔口平面、盲孔或一些其他类型的孔的形式。

钻孔系统140可包括主轴154和进给轴156。在该示意性实施例中，主轴154可包括配置为旋转以钻孔134的许多机械零件。作为例子，主轴154可包括主轴154的末端上的钻头。主轴154可旋转钻头以用期望的方式钻取具有深度155和直径158的孔134。在另一实施例中，主轴154可旋转刀具。使用水压动力、气压动力、电或一些其他能源可操作主轴154。

在一些情况下，基于对孔134的要求可改变主轴154中的机械零件。例如，可改变主轴154上的钻头以改变孔134的深度155或直径158的至少一个。例如，较薄的头可用于减小孔134的直径158。在其他示意性实施例中，较长的刀具可用于增加孔134的深度155。

如所描绘，进给轴156可垂直于位置135处的表面116。在其他实施例中，取决于具体的实施方式，进给轴156可不垂直于表面116。

进给轴156可包括配置为相对于位置135处的表面116移动主轴154以钻孔134的各种机械零件。例如，但不限于，进给轴156可包括平台、轨道系统、测力传感器、滚柱轴承和其他机械零件。进给轴156可朝向位置135移动主轴154以钻孔134。当完成孔134时，进给轴156可在相对的方向移动主轴154。

在钻孔134后，组装系统102可检查孔134。组装系统102可使用检查系统142以检查孔134。检查系统142可检查孔134的深度155或直径158的至少一个。检查系统142可使用孔探针160检查孔134的直径158。

在该示意性实施例中，孔探针160可以是配置为测量孔134的直径158的细长设备。在一些示意性实施例中，孔探针160可以被插入孔134以确定孔134是否具有期望的直径。取决于形成的孔134的类型，检查系统142可用于检查孔134的其他参数。例如，但不限于，检查系统142可用于检查沉孔深度、沉孔角度、沉孔与位置135的垂直性、孔134与位置135的垂直性、沉孔直径、握固长度、或孔134的一些其他参数的至少一个。

可去除孔探针160以在检查系统142内放置不同的探针。不同的探针可被放置在检查系统142内以检查不同的直径。在一些示意性实施例中，可以用较细的探针替换孔探针160以检查具有较小直径的孔134。在其他示意性实施例中，可以用较粗的探针替换孔探针160以检查具有较大直径的孔134。

在检查孔134后，组装系统102可将紧固件104放置在孔134内。紧固件104可连接面板112至抵靠面板112放置的零件。例如，但不限于，紧固件104可连接面板112至机翼114中的横梁、翼梁或一些其他结构部件。在另一示意性实施例中，紧固件104可连接蒙皮板至面板112。

在该描述的实施例中，紧固件104可表现为铆钉、锁紧螺栓、螺栓、六角驱动(hexdrive)、和其他适合类型的紧固件中的一种的形式。紧固件104可使用紧固件安装器144放置在孔134中。在该示意性实施例中，紧固件安装器144可以是配置为施加力至紧固件104以将紧固件104插入孔134中的机械设备。在一些示意性实施例中，紧固件安装器144可容纳数个直径的紧固件。

紧固件管理系统127可支承紧固件162和用于紧固件安装器144的其他零件。紧固件管理系统127可配置为支承数个不同直径和握固长度的紧固件162。紧固件管理系统127也可执行其他功能。例如，紧固件管理系统127可执行清洗紧固件162以去除任何残留、施加密封剂164至紧固件162、检查紧固件和密封剂应用、提供具有密封剂164的一个紧固件162至紧固件安装器144、或其他期望的动作的至少一种。

在该示意性实施例中，密封剂164可表现为聚合材料、介电材料、油漆、或一些其他类型的涂料材料的形式。密封剂164可配置为对紧固件162、密封孔134提供电磁效应保护，或执行各种其他功能。

如所图示，工具管理系统126可包括配置为在置物架172和末端执行器120之间交换工具170的许多零件。工具170可以是配置为在末端执行器120上使用的成套工具132中的一套。在该示意性实施例中，当不被末端执行器120使用时，置物架172可以是用于支承工具170和其他工具的结构。

当需要工具170时，工具管理系统126可将工具170放置在末端执行器120上。以类似的方式，工具管理系统126可拿走不再需要的工具离开末端执行器120并且将其放置在置物架172上。

在该示意性实施例中，控制器128可以是配置为控制组装系统102的操作的设备。控制器128可以与组装系统102中的各种组件，以及系统支座108中的系统控制器166和测量系统152通信。

当一个组件与另一个组件“通信”时，这两个组件可配置为通过通信介质向后和向前传递信号。例如，但不限于，控制器128可与系统控制器166通过网络无线地通信。在另一示意性实施例中，控制器128可经有线的或无线的连接与运动平台122通信。

控制器128可被进一步配置为阻止与制造环境100中的操作人员188、自主工具系统190或二者非期望的相遇。在该示意性实施例中，自主工具系统190可以是配置为在面板112上工作的其他设备。在一些实施例中，自主工具系统190可被称为自动工具。

控制器128可使用系统支座108来确定操作人员188的位置并且操纵操作人员188周围的组装系统102。控制器128也可配置为如果操作人员188太接近组装系统102，关闭组装系统102。在仍另一示意性实施例中，控制器128可使用系统支座108来确定制造环境100内自主工具系统190的位置以避免组装系统102和自主工具系统190之间的非期望的相遇。

在该示意性实施例中，控制器128和系统控制器166的至少一个可在软件、硬件、固件或其组合中实施。当使用软件时，可使用，例如，但不限于，配置为在处理器单元上运行的程序代码实施由控制器执行的操作。当使用固件时，可使用，例如，但不限于，程序代码和数据并且储存在持久存储器中以在处理器单元上运行，来实施由控制器执行的操作。

当使用硬件时，硬件可包括操作以执行控制器中的操作的一个或多个电路。取决于实施方式，硬件可表现为配置为执行许多操作的电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备、或一些其他适合类型的硬件设备的形式。

采用可编程的逻辑设备，该设备可配置为执行多个操作。设备可在稍后的时间被重新配置或可被永久地配置为执行多个操作。可编程逻辑设备的例子包括，例如，可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列和其他适合的硬件设备。另外，该方法可在与无机组件整合的有机组件中实施，并且可完全由不包括人类的有机组件组成。例如，该方法可作为有机半导体中的电路实施。

在一些示意性实施例中，由控制器128和系统控制器166执行的操作、方法或二者可使用与无机组件整合的有机组件执行。在一些情况下，操作、方法或二者可完全地由不包括人类的有机组件执行。作为一个示意性实施例，有机半导体中的电路可用于执行这些操作、方法或二者。

如所图示，组装系统102也可具有供电系统129。供电系统129可包括配置为提供电力至组装系统102的电源。该电源可表现为电池组、太阳能电池、压缩空气发电机、燃料电池、内燃机、至外电源的电缆、或一些其他适合的设备的形式。供电系统129可配置为供应电力168至组装系统102使得可能不需要公用工程电缆或其他连接件来相对于面板112的表面116移动组装系统102。

在该示意性实施例中，可为组装系统102提供操纵方向199。作为例子，随着移动平台118移动通过制造环境100，可为移动平台118提供操纵方向199。操纵方向199可表现为命令、指令、路径生成、物理地改变移动平台118的移动方向、和为移动平台118引导的其他方法的形式。在该示意性实施例中，随着制造环境100内的条件改变，操纵方向199可动态地改变。

操纵方向199可由控制器128、系统控制器166、操作人员188、或一些其他适合的设备中的至少一个提供。作为例子，系统控制器166可传递命令以操纵移动平台118。在又另一个实施例中，一个或多个操作人员188可通过物理地改变其方向操纵移动平台118。在其他示意性实施例中，移动平台118本身可操纵，不受控制器的指挥。

图1中制造环境100的图示意思不是指对其中可实施示意性实施方式的方式的物理的或结构的限制。可以使用除图示的这些以外的或替换其的其他组件。一些组件可以是不需要的。呈现方框还为了图示一些功能组件。当在示意性实施方式中实施时，这些方框的一个或多个可结合、分开或结合和分开成不同的方框。

例如，在一些情况下，第一移动系统119可包括空气系统、可伸缩轨道、或除伸缩轮131、万向轮133或二者以外或替换其的其他设备的至少一种。在一些示意性实施例中，还可包括闭锁机构。在另一示意性实施例中，重力可支承移动平台118在合适的位置。

在仍其他示意性实施例中，成套工具132可包括除图1中显示的这些以外或替换其的工具。例如，视觉系统可被置于末端执行器120上。在一些示意性实施例中，视觉系统可用于找到指数特征150。在仍其他示意性实施例中，清洁系统、冷却系统或其他设备也可被置于末端执行器120上。

接下来转至图2，根据示意性实施方式描述了制造环境的图示。制造环境200可以是图1中制造环境100的物理实施方式的例子。

在该描述的例子中，制造环境200可包括机翼组件202。由于机翼114被组装，机翼组件202可以是图1中显示为方框形式的机翼114的物理实施方式的例子。

如所描绘，组装系统204可置于机翼组件202的下面。在该示意性实施例中，组装系统204可置于机翼组件202的面板208的表面206的下面。例如，面板208可以是用于机翼组件202的下蒙皮板。表面206和面板208可以分别是图1中显示的表面116和面板112的物理实施方式的例子。

在图3中，根据示意性实施方式描述了在图2中的线3-3方向显示的组装系统204的等距视图的图示。在该描述的例子中，显示了组装系统204的放大图，使得组装系统204内的组件看起来更详细。

如所描绘，组装系统204可包括移动平台300、末端执行器302和运动平台304。移动平台300、末端执行器302和运动平台304可以分别是图1中显示为方框形式的移动平台118、末端执行器120和运动平台122的物理实施方式的例子。

在该示意性实施例中，移动平台300可使用第一移动系统306相对于图2中显示的机翼组件202移动。在该示意性实施例中，第一移动系统306可表现为伸缩轮307的形式。当在图2中面板208的表面206中安装紧固件(未显示在该视图中)时，伸缩轮307缩回以临时地将组装系统204安装在合适的位置。具有伸缩轮307的第一移动系统306可以是图1中显示为方框形式的具有伸缩轮131的第一移动系统119的物理实施方式的例子。

如所图示，末端执行器302可被连接至运动平台304。运动平台304可相对于面板208的表面206移动末端执行器302。末端执行器302可支承成套工具308。成套工具308可用于在面板208中安装紧固件。成套工具308可以是图1中的成套工具132的物理实施方式的例子。

在该示意性实施例中，第二移动系统310可沿着垂直轴312移动运动平台304和末端执行器302。在该示意性实施例中，第二移动系统310可包括平台314。平台314可沿着垂直轴312向后和向前移动运动平台304。第二移动系统310和垂直轴312可以分别是图1中显示的第二移动系统124和垂直轴136的物理实施方式的例子。

如所描绘，组装系统204也可包括紧固件管理系统316、工具管理系统318和控制器320。紧固件管理系统316、工具管理系统318和控制器320可以分别是图1中显示为方框形式的紧固件管理系统127、工具管理系统126和控制器128的物理实施方式的例子。

在该示意性实施例中，紧固件管理系统316和工具管理系统318可配置为有助于成套工具308安装紧固件。例如，但不限于，紧固件管理系统316可提供紧固件至成套工具308，用于安装。在另一示意性实施例中，工具管理系统318可提供具有期望直径的钻头至成套工具308，用于使用。工具管理系统318显示在部分311中。

在该描述的实施例中，控制器320可配置为控制组装系统204中每个组件的操作。例如，控制器320可配置为缩回和延伸伸缩轮307。作为另一实施例，控制器320可传递命令以用期望的方式沿着垂直轴312移动平台314。在另一示意性实施例中，控制器320可与工具管理系统318通信以提供用在末端执行器302上的期望的工具。

在一些情况下，控制器320可从系统控制器(在该视图中未显示)接收命令以通过制造环境200操纵组装系统204。可选地，控制器320可自主地驱动组装系统204。在仍另一示意性实施例中，组装系统204可以被非自主地从一个位置驱动至另一位置。

随着组装系统204移动通过制造环境200，操纵方向可被提供。可通过控制器320、系统控制器、操作人员、或一些其他适合的设备的至少一个提供操纵方向。在其他示意性实施例中，移动平台300本身可操纵，不受控制器的指挥。

现在参考图4，根据示意性实施方式描述了在图3中的线4-4方向显示的末端执行器302和成套工具308的图示。在该视图中，显示了末端执行器302的放大图，使得成套工具308和末端执行器302内的组件看起来更详细。

如所描绘，成套工具308可包括传感器系统400、钻孔系统402、检查系统404和紧固件安装器406。传感器系统400、钻孔系统402、检查系统404和紧固件安装器406可以分别是图1中显示为方框形式的传感器系统138、钻孔系统140、检查系统142和紧固件安装器144的物理实施方式的例子。

在该视图中也可见压脚408。在示意性实施例中，压脚408可以是与图2中面板208的表面206的第一接触点。压脚408可以是图1中压脚151的物理实施方式的例子。

在该描述的例子中，压脚408可包括通道409。通道409可以是压脚408中的开孔。成套工具308中的每个工具可以通过通道409被延伸和缩回以执行面板208上的操作。

成套工具308中的工具可移动以在延伸之前与压脚408的通道409对齐。随着操作在面板208上进行，压脚408可仍与面板208的表面206接触以提供期望的夹紧力和对齐。

如所图示，末端执行器302可包括移动工作台410和连接器412。移动工作台410可提供用于成套工具308的结构支持。移动工作台410也可沿着轨道系统414移动成套工具308。

在该示意性实施例中，移动工作台410可使用轨道系统414在箭头416的方向向后和向前移动成套工具308。移动工作台410和轨道系统414可以是图1中显示的移动工作台146和轨道系统147的物理实施方式的例子。在该示意性实施例中，连接器412可以是配置为连接成套工具308与各种设施的脐带电缆。

在图5中，根据示意性实施方式描述了在图3中线5-5的方向显示的组装系统204的俯视图的图示。在该示意性实施例中，运动平台304可包括线性致动器500和盘式致动器502。在该示意性实施例中，盘式致动器502被连接至末端执行器302。线性致动器500或盘式致动器502的运动可导致末端执行器302的移动。

在该示意性实施例中，线性致动器500可配置为单独地延伸和缩回以六个自由度移动盘式致动器502。具体而言，线性致动器500可配置为在x-轴504、y-轴505和z-轴506平移盘式致动器502和关于x-轴504、y-轴505和z-轴506旋转盘式致动器502。

在该示意性实施例中，盘式致动器502可配置为在箭头508的方向旋转以围绕盘式致动器502的圆周移动末端执行器302。以此方式，运动平台304提供移动末端执行器302的额外自由度。换句话说，线性致动器500与盘式致动器502可提供总计七个移动末端执行器302的自由度。线性致动器500、盘式致动器502或二者可单独地或同时地移动，以相对于图2中显示的面板208的表面206将末端执行器302置于期望的位置。

图6-12显示根据示意性实施方式的执行操作的组装系统204的图示。具体而言，图6-12显示在图2中线6-6的方向在面板208的表面206中安装紧固件的组装系统204。

转至图6，使用第一移动系统306将移动平台300相对于面板208的表面206上的位置601放置在期望的位置。位置601可以是孔(在该视图中未显示)的位置，并且是图1中表面116上的位置135的物理实施方式的例子。第二移动系统310可在箭头600的方向沿着垂直轴312朝向表面206移动运动平台304。

在图7中，运动平台304在图6中箭头600的方向移动。传感器系统400可用于确定待钻取的孔(在该视图中未显示)的位置601。在该示意性实施例中，运动平台304可然后用于将具有成套工具308的末端执行器302置于垂直于面板208的表面206上的位置601。

如所显示，可延伸一部分线性致动器500以放置末端执行器302。另外，盘式致动器502可在箭头508的方向旋转末端执行器302。

接下来转至图8，压脚408可接触面板208的表面206。压脚408可确定压脚408和面板208的表面206之间的接触力。响应于该接触，末端执行器302的移动可放慢，直到末端执行器302处于抵靠表面206的期望的位置。

在该示意性实施例中，传感器系统400可然后用于确认末端执行器302相对于表面206的期望的位置。传感器系统400可确认末端执行器302和成套工具308被置于垂直于位置601处的表面206。在该示意性实施例中，在部分800中显示了成套工具308。成套工具308可在轨道系统414上在箭头802的方向被移动以将钻孔系统402移动至某一位置内来钻孔。

在图9中，钻孔系统402可用于钻取位置601处的面板208的表面206中的孔900。尤其，具有钻头903的主轴902可在箭头600的方向沿着进给轴904延伸。主轴902和进给轴904可以分别是图1中显示的钻孔系统140的主轴154和进给轴156的例子。

在钻取孔900后，主轴902可向下缩回至其之前的位置。成套工具308可然后沿着轨道系统414在箭头906的方向移动进入某一位置以检查孔900。

参考图10，检查系统404可在箭头600的方向延伸以检查孔900。在该示意性实施例中，孔探针1000可用于测量孔900的直径。孔探针1000可以是图1中显示为方框形式的孔探针160的例子。

在检查孔900之后，孔探针1000向下缩回至其之前的位置。紧固件(在该视图中未显示)可然后被安装在孔900中。末端执行器302和成套工具308可移动以相对于孔900放置紧固件安装器406。

在图11中，紧固件安装器406可将紧固件1100插入孔900内。紧固件安装器406可使用轨道系统414从一边移动至另一边，并且然后垂直延伸以将紧固件1100插入孔900中。

现在参考图12，紧固件安装器406将紧固件1100安装至孔900内。末端执行器302现在可相对于下一个位置被重新放置以钻取孔。

在该示意性实施例中，组装系统204可配置为在面板208中提供紧固件的“占优组装(one-up assembly)”。如本文所使用，“占优”组装可指钻孔和紧固接头而不用必须钻取孔，以在重新组装以安装紧固件之前拆卸零件用于清洁和/或去毛刺的过程。该占优组装可提高紧固件可被安装在面板208中的速率和也可增加机翼组装速率。

在其他示意性实施例中，组装系统204可不安装紧固件1100。而是，组装系统204可仅钻取和测量面板208中的孔。各种紧固件可随后被组装系统204、操作人员、一些其他类型的设备或其组合安装。

在另一示意性实施例中，组装系统204可用于非占优组装情形。例如，在从面板208离开之前，组装系统204可首先钻取孔900并且检查孔900的直径。面板208可然后降低、清洁、去毛刺和重新安装。组装系统204然后可被带回至紧固件插入的地方。

接下来参考图13，根据示意性实施方式描述了图3的部分311的工具管理系统318的图示。在该例子中，工具管理系统318显示为不具有组装系统204的其他组件以更好的显示工具管理系统318的特征。

在该描述的实施例中，工具管理系统318可包括许多组件。如所描绘，工具管理系统318可包括机器手臂1300、置物架1302和工具1304。

如所描绘，机器手臂1300可具有末端执行器1306。末端执行器1306配置为支承一部分工具1304以与图3中显示的末端执行器302交换工具1304。例如，末端执行器1306可与末端执行器302交换探针、钻头、可去除的压脚或其他工具，这取决于末端执行器302执行的操作。

在该示意性实施例中，置物架1302也可支承一部分工具1304。机器手臂1300可使用末端执行器1306来使置物架1302中的工具下降。以类似的方式，机器手臂1300可使用末端执行器1306以捡起存放在置物架1302中的工具。以此方式，工具管理系统318可提供用在图2中显示的面板208上的各种工具1304。

在图14中，根据示意性实施方式描述了用于组装系统的另一实施方式的图示。在该描述的实施例中，组装系统1400可以是图1中显示为方框形式的组装系统102的物理实施方式的例子。

如所描绘，组装系统1400可包括图2中显示的组装系统204的相同或不同组件。在该示意性实施例中，组装系统1400可包括移动平台1402、移动系统1403、末端执行器1404、运动平台1406、控制器1408、工具管理系统1410和紧固件管理系统1412。移动平台1402、移动系统1403、末端执行器1404、运动平台1406、控制器1408、工具管理系统1410和紧固件管理系统1412可以分别是图1中显示为方框形式的移动平台118、第一移动系统119、末端执行器120、运动平台122、控制器128、工具管理系统126和紧固件管理系统127的物理实施方式的例子。

在该描述的实施例中，移动系统1403可包括连接至移动平台1402的万向轮1414。万向轮1414用于移动移动平台1402。万向轮1414可以是图1中显示为方框形式的万向轮133的物理实施方式的例子。

第二移动系统(在该视图中未显示)可沿着垂直轴1416移动运动平台1406。运动平台1406可相对于结构(在该视图中未显示)的表面移动末端执行器1404。该移动可包括在箭头1418的方向的旋转。

如所图示，末端执行器1404可支承执行结构上的操作的成套工具1420。成套工具1420可在控制器1408的控制下执行这些操作。在该示意性实施例中，紧固件管理系统1412和工具管理系统1410提供组件至成套工具1420。

图2-13中的组装系统204和图14中的组装系统1400的图示意思不是指对其中可实施示意性实施方式的方式的物理的或结构的限制。可以使用除图示的这些以外的或替换其的其他组件。一些组件可以是任选的。

图2-14中显示的不同组件可以是图1中显示为方框形式的组件如何作为物理结构实施的示意性例子。另外，图2-14中的一些组件可以与图1中的组件结合，与图1中的组件一起使用，或二者的组合。

尽管参考机翼的面板208显示和描述了示意性实施方式，但组装系统204不被这样限制。组装系统204可用于执行机体面板的下面部分、主体接头的下机翼和其他类型的结构中的操作。

示意性实施方式可以与支承机翼组件202的结构的各种配置一起使用。例如，但不限于，组装系统204可以与其中具有从下面进入的不移动或半移动的固定装置一起使用。可选地，组装系统204可相对于配置为支承机翼组件202的可驱动支座被移动。这些可驱动支座可表现为自动引导车的形式。以此方式，组装系统204在制造环境200内的使用中是通用的。

现在参考图15，根据示意性实施方式描述了操作组装系统102以在图1的结构106上执行操作111的过程的流程图的图示。尤其，可实施图15中图示的过程以在面板112中安装紧固件104。可通过组装系统102中的控制器128执行不同操作的控制。

该过程可开始于使用移动平台118横跨制造环境100的地面107将运动平台122从第一位置117运送至第二位置121(操作1500)。接下来，该过程可将运动平台122大致上置于结构106的表面116下面(操作1502)。

其后，该过程使用运动平台122将末端执行器120相对于表面116上的位置135精确地放置(操作1504)。末端执行器120可支承成套工具132以执行结构106上的操作111。该过程然后可使用末端执行器120上的成套工具132执行在位置135处表面116上的操作111(操作1506)，该过程其后终止。

接下来转至图16，根据示意性实施方式描述了操作组装系统102以在图1的结构106的面板112中安装紧固件104的方法的流程图的图示。在该图中图示的过程也可在移动平台118已经到达第二位置121后实施。该过程可开始于使用第二移动系统124沿着垂直轴136朝向表面116移动运动平台122(操作1600)。

该过程可使用运动平台122将末端执行器120置于垂直于位置135处的表面116(操作1602)。在一些示意性实施例中，如以上参考图1描述，末端执行器120不垂直于位置135放置。

在操作1602中，传感器系统138可确定末端执行器120的位置148并且对比该位置与末端执行器120的期望的位置130。末端执行器120可然后使用运动平台122中组件的组合被移动。

接下来，该过程可沿着垂直轴136移动末端执行器120以在位置135处接触表面116(操作1604)。该过程确定末端执行器120上的压脚151和表面116之间的接触力153(操作1606)。

在该示意性实施例中，使用测力传感器或其他负载传感设备可确定接触力153。可确定接触力153以减少末端执行器120和表面116之间的非期望的相遇，以确定是否已经达到期望的接触力153，或二者。

可以就是否已经达到期望的接触力153进行测定(操作1608)。期望的接触力153提供对面板112和其子结构的夹紧力。在一些情况下，需要没有夹紧力。

控制器128可对比测力传感器确定的接触力153与预定的接触力。如果已达到期望的接触力153，该过程使用成套工具132中的钻孔系统140在面板112的表面116中钻取孔134(操作1610)。

其后，该过程可使用成套工具132中的检查系统142检查孔134的深度155或直径158至少一个(操作1612)。例如，孔探针160可被插入孔134内以检查孔134。在其他示意性实施例中，检查系统142可检查沉孔深度、沉孔角度、沉孔与位置135的垂直性、孔134与位置135的垂直性、沉孔直径、握固长度、或以及孔134的一些其他参数。

该过程然后可使用成套工具132中的紧固件安装器144将紧固件104插入孔134内(操作1614)。在操作1614中，通过施加密封剂164至紧固件104和将用于插入的紧固件104提供给紧固件安装器144，紧固件管理系统127可帮助紧固件安装器144。该过程可检查紧固件104(操作1616)，该过程其后终止。

返回至操作1608，如果在表面116和末端执行器120之间没有达到期望的接触力153，该过程返回至如上所述的操作1604。在该示意性实施例中，随着成套工具132执行这些操作，成套工具132可沿着末端执行器120上的移动工作台146中的轨道系统147移动以相对于孔134放置每个工具。如果需要另外的调整，可以使用第二移动系统124和运动平台122的至少一个。此外，工具管理系统126可按照需要交换成套工具132中的工具。

不同描述的实施方式中的流程图和方框图图示了示意性实施方式中装置和方法的一些可能的实施方式的结构、功能和操作。在这点上，流程图或方框图中的每个方框可表示操作或步骤的模块、区段、功能、或其部分组合的至少一个。

在示意性实施方式的一些可选的实施方式中，方框中注释的一项功能或多项功能可不按图中注释的顺序进行。例如，在一些情况下，连续显示的两个方框可基本上同时被执行，或方框可有时以相反的顺序被执行，这取决于包含的功能。除流程图或方框图中图示的方框以外，还可添加其他方框。

在图17中显示的飞行器制造和维修方法1700和图18中显示的飞行器1800的背景下描述了本公开的示意性实施方式。首先转至图17，根据示意性实施方式描述了飞行器制造和维修方法的方框图的图示。在生产前期间，飞行器制造和维修方法1700可包括图18中飞行器1800的规格和设计1702和材料采购1704。

在生产期间，进行图18中的飞行器1800的构件和组件制造1706和系统整合1708。其后，图18中的飞行器1800可通过认证和交付1710，以便置于使用1712。当顾客使用1712时，安排图18中的飞行器1800的常规维护和保养1714，其可包括修改、重新配置、翻新和其他维护或保养。

通过系统集成商、第三方、操作员或其组合可执行或进行飞行器制造和维修方法1700的每个过程。在这些实施例中，操作员可以是顾客。为了该描述的目的，系统集成商可包括但不限于许多飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于许多卖方、分包商和供应商；并且操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、维修组织等等。

现在参考图18，描述了其中可实施示意性实施方式的飞行器的方框图的图示。在该例子中，通过图17中的飞行器制造和维修方法1700产生飞行器1800并且飞行器1800可包括具有多个系统1804和内部1806的机体1802。系统1804的例子包括一个或多个推进系统1808、电力系统1810、液压系统1812和环境系统1814。可包括许多其他系统。尽管显示了航空实施例，但是不同示意性实施方式可被应用至其他工业，比如汽车工业。

在图17中飞行器制造和维修方法1700的至少一个阶段期间可采用本文体现的装置和方法。尤其，可以在飞行器制造和维修方法1700的各种阶段期间使用图1的组装系统102。例如，但不限于，在规格和设计1702期间可确定机体1802中孔的位置。此外，组装系统102可用于在构件和组件制造1706期间安装飞行器1800的机体1802中的紧固件104。在另一示意性实施例中，组装系统102可用于在常规维护和保养1714或一些其他阶段的飞行器制造和维修方法1700期间在机体1802上执行钻孔和检查操作。

在一个示意性实施例中，图17中构件和组件制造1706产生的构件或组件可以与图17中当飞行器1800处于使用1712时产生的构件或组件相似的的方式被加工或制造。作为又另一例子，在生产阶段，比如在图17中的构件和组件制造1706和系统整合1708，可以使用一种或多种装置实施方式、方法实施方式或其组合。当飞行器1800处于使用1712、在图17中维护和保养1714期间、或其组合时，可以使用一种或多种装置实施方式、方法实施方式或其组合。使用许多不同的示意性实施方式可基本上加快组装、降低飞行器1800的成本或二者。

因此，示意性实施方式可提供用于在结构106上执行操作111的方法和装置。尤其，操作111可包括安装紧固件104。在该示意性实施例中，结构106可表现为飞行器110的机翼114的面板112的形式。组装系统102可包括移动平台118、与移动平台118相关联的第一移动系统119、末端执行器120和运动平台122。第一移动系统119可配置为相对于结构106的面板112驱动移动平台118至期望的位置130。末端执行器120可配置为支承成套工具132并且使用成套工具132安装面板112中的紧固件104。运动平台122可配置为将成套工具132相对于面板112的表面116置于末端执行器120上以安装紧固件104。

使用组装系统102，操作可在面板112上执行，而不需要操作人员手动钻孔。示意性实施方式提供能够被面板112操纵而不用人类干预的自主的、自供动力的系统。

甚至当与操作人员结合使用时，组装系统102可减少由操作人员执行的组装操作的数目。例如，组装系统102可使用面板112中手动钻取的孔作为使用紧固件安装器144安装紧固件的引导。在另一示意性实施例中，使用钻孔系统140和检查系统142，组装系统102可钻取和检查孔，并且操作人员可安装紧固件。

在这两种情况中，执行面板112上的操作可比一些当前使用的系统更有效率地并且用更少的时间完成。结果，需要制造飞行器110的时间、成本或时间和成本二者可降低。

示意性实施方式还提供具有对齐和定位精度的组装系统。一旦在面板112下面，末端执行器120可用七个自由度移动以移动成套工具132至期望的位置130。在一些示意性实施例中，期望的位置130可垂直于表面116。传感器系统138可连续地监测末端执行器120的位置。结果，可实现与表面116的垂直，增加表面116中钻取的孔的一致性和对齐。

另外，传感器系统138、检查系统142或二者可用于评估组装系统102的性能。例如，但不限于，传感器系统138可测量安装在面板112中的紧固件104的齐平性。随后可基于该信息修改安装以更精确地安装紧固件。作为另一实施例，检查系统142可用于确保面板112中钻取的孔的一致性。结果，可需要较少的返工，其进一步减少机翼114的制造时间。

示意性实施方式还提供产生高于地面的面板112的各个高度的能力。例如，在一些情况下，在组装期间，期望的机翼高度可能太接近地面以致操作人员不能接近。组装系统102可配置为在地面和面板112之间装配以执行操作。

示意性实施方式也使得操作在面板112上执行，而不需要制造环境100中固定的碑式固定装置或固定的工具系统。而是，组装系统102使用伸缩轮131围绕制造环境移动。以此方式，制造环境100可按照需要被重新配置。而且，可需要较少的步骤设定制造环境100。例如，可减少或消除稳固固定的碑式固定装置的具体工作。碑式建造或固定的工具系统安装也可被减少或消除。因此，可实现成本节约。

为了图示和描述的目的，已经呈现了不同的示意性实施方式的描述，并且不旨在是穷尽的或限于公开形式的实施方式。许多修改和变化对本领域技术人员来说将显而易见。此外，不同示意性实施方式可提供与其他期望的实施方式相比的不同特征。选择和描述选定的一个实施方式或多个实施方式，以便最好的解释实施方式的原则、实际应用并且使本领域其他技术人员结合适合于涉及的具体的用途的各种修改，能够理解各种实施方式的公开内容。

因此，总之，根据本发明的第一方面，提供了：

A1.用于结构的组装系统，其包括：运动平台，其配置为置于结构的表面下面以在表面上执行操作；和移动平台，其配置为横跨制造环境的地面将运动平台从第一位置运送至第二位置。

A2.还提供了，根据A1段所述的组装系统，其进一步包括：运动平台上的末端执行器，其中所述末端执行器配置为支承成套工具并且使用成套工具执行操作。

A3.还提供了，根据A2段所述的组装系统，其中所述运动平台配置为将所述末端执行器上的所述成套工具置于相对于所述结构的所述表面的期望的位置，以在所述结构上执行所述操作。

A4.还提供了，根据A2段所述的组装系统，其中所述运动平台配置为将成套工具置于垂直于所述结构的所述表面的位置。

A5.还提供了，根据A2段所述的组装系统，其中所述运动平台配置为将所述成套工具置于平行于所述结构的所述表面的位置。

A6.还提供了，根据A2段所述的组装系统，其中所述运动平台配置为将所述成套工具置于共线于紧固件的位置的中心轴。

A7.还提供了，根据A2段所述的组装系统，其中所述成套工具包括：传感器系统，其配置为确定所述结构的表面、末端执行器相对于所述结构的所述表面的位置，或在所述结构的所述表面上钻取用于紧固件的孔的位置的至少一个。

A8.还提供了，根据A7段所述的组装系统，其中所述传感器系统配置为基于所述结构的所述表面上的指数特征确定所述末端执行器的位置。

A9.还提供了，根据A7段所述的组装系统，其中所述传感器系统配置为测量插入所述结构的所述表面中钻取的孔中的紧固件的齐平性。

A10.还提供了，根据A2段所述的组装系统，其进一步包括：压脚，其被连接至所述末端执行器，并且配置为确定在所述压脚和所述结构的所述表面之间的接触力。

A11.还提供了，根据A2段所述的组装系统，其中所述成套工具包括：配置为在所述结构的所述表面中钻取孔的钻孔系统。

A12.还提供了，根据A11段所述的组装系统，其中所述钻孔系统包括主轴和进给轴。

A13.还提供了，根据A11段所述的组装系统，其中所述成套工具包括：配置为检查在所述结构的所述表面中钻取的孔的检查系统。

A14.还提供了，根据A13段所述的组装系统，其中所述检查系统包括孔探针。

A15.还提供了，根据A13段所述的组装系统，其中所述检查系统配置为检查应用至紧固件的密封剂。

A16.还提供了，根据A13段所述的组装系统，其中所述检查系统配置为检查安装在孔中的紧固件。

A17.还提供了，根据A11段所述的组装系统，其中所述成套工具包括：紧固件安装器，其配置为将所述紧固件插入所述结构的所述表面中钻取的孔内。

A18.还提供了，根据A17段所述的组装系统，其进一步包括：紧固件管理系统，其配置为支承紧固件、施加密封剂至多个紧固件中的紧固件，并且提供所述紧固件至所述紧固件安装器。

A19.还提供了，根据A2段所述的组装系统，其中所述末端执行器包括移动工作台，其配置为沿着移动工作台中的轨道系统移动成套工具。

A20.还提供了，根据A2段所述的组装系统，其进一步包括：工具管理系统，其配置为在置物架和末端执行器之间交换工具。

A21.还提供了，根据A1段所述的组装系统，其进一步包括：供电系统，其配置为提供电力至所述组装系统。

A22.还提供了，根据A1段所述的组装系统，其进一步包括：与所述移动平台相关联的移动系统，并且其配置为将移动平台从第一位置驱动至第二位置。

A23.还提供了，根据A22段所述的组装系统，其中所述移动系统是第一移动系统并且进一步包括：与所述运动平台相关联的第二移动系统，并且配置为沿着垂直轴朝向所述结构的所述表面移动运动平台。

A24.还提供了，根据A22段所述的组装系统，其中所述移动系统包括伸缩轮，其配置为当所述移动平台到达制造环境的地面上的期望的位置时缩回。

A25.还提供了，根据A1段所述的组装系统，其中所述结构并入机翼、机体、水平安定面、门、面板、外壳或发动机中的至少一个。

A26.还提供了，根据A22段所述的组装系统，其中所述移动系统配置为在所述结构的面板之下驱动所述移动平台。

A27.还提供了，根据A26段所述的组装系统，其中所述面板是蒙皮板。

A28.还提供了，根据A27段所述的组装系统，其中所述蒙皮板是下蒙皮板。

A29.还提供了，根据A1段所述的组装系统，其中通过操作人员、与移动平台相关联的控制器或系统控制器的至少一个提供将所述移动平台从第一位置操纵至第二位置的操纵方向。

A30.还提供了，根据A1段所述的组装系统，其中所述移动平台配置为操纵其本身。

根据本发明的进一步方面，提供了：

B1.用于操作组装系统的方法，所述方法包括：使用移动平台横跨制造环境的地面将运动平台从第一位置运送至第二位置；和将所述运动平台置于结构的表面下面以执行表面上的操作。

B2.还提供了，根据第B1段所述的方法，其进一步包括：使用运动平台将末端执行器相对于所述结构的所述表面放置，其中所述末端执行器配置为支承成套工具和使用成套工具在所述结构上执行所述操作。

B3.还提供了，根据第B2段所述的方法，其进一步包括：使用成套工具在所述结构上执行操作。

B4.还提供了，根据第B2段所述的方法，其进一步包括：使用成套工具在所述结构中安装紧固件。

B5.还提供了，根据第B2段所述的方法，其进一步包括：使用所述运动平台将所述末端执行器置于垂直于所述结构的所述表面上的位置。

B6.还提供了，根据第B2段所述的方法，其进一步包括：使用所述运动平台将成套工具相对于所述结构的所述表面上的位置放置。

B7.还提供了，根据第B2段所述的方法，其进一步包括：使用所述运动平台将成套工具置于平行于所述结构上的所述表面上的位置。

B8.还提供了，根据第B2段所述的方法，其进一步包括：使用所述运动平台将成套工具置于共线于紧固件的位置的中心轴。

B9.还提供了，根据第B2段所述的方法，其进一步包括：使用运动平台将成套工具置于垂直于所述结构的所述表面上的位置。

B10.还提供了，根据第B2段所述的方法，其进一步包括：使用成套工具中的钻孔系统在所述结构的所述表面中钻取孔。

B11.还提供了，根据第B10段所述的方法，其进一步包括：使用成套工具中的检查系统检查孔的深度或直径的至少一个。

B12.还提供了，根据第B11段所述的方法，其进一步包括：使用成套工具中的紧固件安装器将紧固件插入孔内。

B13.还提供了，根据第B12段所述的方法，其进一步包括：使用紧固件管理系统施加密封剂至所述紧固件；和

使用紧固件安装器从紧固件管理系统接收所述紧固件，其中在将具有密封剂的紧固件插入孔内之前接收所述紧固件。

B14.还提供了，根据第B13段所述的方法，其进一步包括：使用所述检查系统检查施加至所述紧固件的密封剂。

B15.还提供了，根据第B13段所述的方法，进一步包括：使用所述检查系统检查安装在孔中的紧固件。

B16.还提供了，根据第B15段所述的方法，其进一步包括：使用传感器系统测量插入所述结构的所述表面中钻取的孔中的紧固件的齐平性。

B17.还提供了，根据第B2段所述的方法，其进一步包括：确定连接至所述末端执行器的压脚和所述结构的所述表面之间的接触力。

B18.还提供了，根据第B1段所述的方法，其进一步包括：使用移动系统横跨制造环境的地面将移动平台从第一位置驱动至第二位置。

B19.还提供了，根据第B1段所述的方法，其中所述操作是选自钻孔操作、紧固操作、检查操作、测量操作、清洁操作、密封操作和数据收集操作的一种。

B20.还提供了，根据第B1段所述的方法，其进一步包括：将移动平台从第一位置操纵至第二位置。

B21.还提供了，根据第B20段所述的方法，其进一步包括：为移动平台提供操纵方向。

B22.还提供了，根据第B21段所述的方法，其中所述操纵方向由操作人员、与移动平台相关联的控制器或系统控制器的至少一个提供。

根据本发明的进一步方面，提供了：

C1.一种装置，其包括：移动平台；与移动平台相关联的第一移动系统，其中所述第一移动系统配置为横跨制造环境的地面将移动平台从结构的下蒙皮板之下的第一位置驱动至第二位置；末端执行器，其配置为支承成套工具和使用成套工具在下蒙皮板中安装紧固件；六足台，其由移动平台运送并且配置为将所述末端执行器相对于所述下蒙皮板的表面放置；和与所述六足台相关联的第二移动系统，其中所述第二移动系统配置为沿着垂直轴朝向下蒙皮板的表面移动六足台。

C2.还提供了，根据第C1段所述的装置，其中所述成套工具包括钻孔系统、检查系统、紧固件安装器或传感器系统的至少一种。

C3.还提供了，根据第C1段所述的装置，其中所述末端执行器包括配置为沿着轨道系统相对于下蒙皮板的表面移动成套工具的移动工作台。

C4.还提供了，根据第C1段所述的装置，其进一步包括：配置为在置物架和末端执行器之间交换工具的工具管理系统。

C5.还提供了，根据第C1段所述的装置，其中所述第一移动系统包括万向轮。

根据本发明的进一步方面，提供了：

D1.用于在结构的下蒙皮板中安装紧固件的方法，所述方法包括：使用移动系统驱动移动平台横跨制造环境的地面将六足台从第一位置运送至第二位置；将末端执行器置于所述下蒙皮板之下的六足台上；和在下蒙皮板中安装紧固件。

D2.还提供了，根据第D1段所述的方法，其中所述末端执行器配置为支承成套工具并且其中运动平台配置为将成套工具相对于下蒙皮板的表面放置。

D3.还提供了，根据第D2段所述的方法，进一步包括：使用成套工具中的钻孔系统在下蒙皮板的表面中钻取孔。

D4.还提供了，根据第D3段所述的方法，其进一步包括：使用成套工具中的检查系统检查下蒙皮板的表面中的孔。

D5.还提供了，根据第D4段所述的方法，其进一步包括：使用成套工具中的紧固件安装器将紧固件插入下蒙皮板的表面中的孔。

根据本发明的进一步方面，提供了：

E1.用于将工具置于表面上的方法，所述方法包括：使用第一移动系统相对于所述表面移动所述工具以将所述工具大致上置于所述表面上的选定区域内；和使用第二移动系统相对于所述表面以至少一个自由度移动所述工具，以将所述工具精确地置于所述表面上的选定区域内的选定位置处。

E2.还提供了，根据第E1段所述的方法，其中相对于所述表面以至少一个自由度移动所述工具以将所述工具精确地置于选定位置处包括：使用第二移动系统相对于所述表面以至少一个自由度移动所述工具至选定位置；和使用第三移动系统相对于选定位置对齐与用于在选定位置处执行操作的工具相关联的元件。

根据本发明的进一步方面，提供了：

F1.用于将工具置于表面上的方法，方法包括：使用第一移动系统相对于表面移动工具以将工具大致上置于表面上的选定区域内；使用第二移动系统相对于表面以至少一个自由度移动工具，以将工具精确地置于表面上的选定区域内的选定位置处；和使用第三移动系统在选定位置处相对于选定位置对齐与用于执行操作的工具相关联的元件。

根据本发明的进一步方面，提供了：

G1.用于将组装系统相对于表面放置的方法，所述方法包括：使用第一移动系统相对于所述表面移动所述组装系统以使所述组装系统大致上置于所述表面上的选定区域内；使用第二移动系统相对于所述表面以至少一个自由度移动运动平台，以将所述运动平台上的末端执行器精确地置于所述表面上的选定区域内的选定位置处；和使用运动平台在选定位置处相对于选定位置对齐与用于执行操作的末端执行器相关联的工具。

Claims (14)

1.一种装置，其包括：

移动平台；

与所述移动平台相关联的第一移动系统，其中所述第一移动系统配置为横跨制造环境的地面将所述移动平台从结构的下蒙皮板之下的第一位置驱动至第二位置；

末端执行器，其配置为支承成套工具和使用所述成套工具在所述下蒙皮板中安装紧固件；

六足台，其由所述移动平台运送并且配置为将所述末端执行器相对于所述下蒙皮板的表面放置；

与所述六足台相关联的第二移动系统，其中所述第二移动系统配置为沿着垂直轴朝向所述下蒙皮板的所述表面移动所述六足台；以及

压脚，其被连接至所述末端执行器并且配置为确定在所述压脚和所述下蒙皮板之间的接触力。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述成套工具包括钻孔系统、检查系统、紧固件安装器或传感器系统的至少一种。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述末端执行器包括配置为沿着轨道系统相对于所述下蒙皮板的所述表面移动所述成套工具的移动工作台。

4.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括：配置为在置物架和所述末端执行器之间交换工具的工具管理系统。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一移动系统包括万向轮。

6.用于在结构的下蒙皮板中安装紧固件的方法，所述方法包括：

使用移动系统横跨制造环境的地面将运送六足台的移动平台从第一位置驱动至第二位置；

将末端执行器置于所述下蒙皮板之下的所述六足台上；和在所述下蒙皮板中安装所述紧固件，

其中所述方法进一步包括确定在被连接至所述末端执行器的压脚和所述下蒙皮板之间的接触力。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述末端执行器配置为支承成套工具并且其中运动平台配置为将所述成套工具相对于所述下蒙皮板的表面放置。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：使用所述成套工具中的钻孔系统在所述下蒙皮板的所述表面中钻取孔。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：使用所述成套工具中的检查系统检查在所述下蒙皮板的所述表面中钻取的所述孔。

10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：使用所述成套工具中的紧固件安装器将所述紧固件插入所述下蒙皮板的所述表面中的所述孔。

11.用于将工具置于表面上的方法，所述方法包括：

使用第一移动系统相对于所述表面移动由末端执行器保持的所述工具以将所述工具大致上置于所述表面上的选定区域内；和

使用第二移动系统相对于所述表面以至少一个自由度移动所述工具，以将所述工具精确地置于所述表面上的所述选定区域内的选定位置处，

其中所述方法进一步包括确定在被连接至所述末端执行器的压脚和所述表面之间的接触力。

12.根据权利要求11所述的方法，其中相对于所述表面以所述至少一个自由度移动所述工具以将所述工具精确地置于所述选定位置处包括：使用所述第二移动系统相对于所述表面以所述至少一个自由度移动所述工具至所述选定位置；和使用第三移动系统相对于所述选定位置对齐与用于在所述选定位置处执行操作的所述工具相关联的元件。

13.用于将工具置于表面上的方法，所述方法包括：

使用第一移动系统相对于所述表面移动由末端执行器保持的所述工具以将所述工具大致上置于所述表面上的选定区域内；

使用第二移动系统相对于所述表面以至少一个自由度移动所述工具，以将所述工具精确地置于所述表面上的所述选定区域内的选定位置处；和

使用第三移动系统相对于所述选定位置对齐与用于在所述选定位置处执行操作的所述工具相关联的元件，

其中所述方法进一步包括确定在被连接至所述末端执行器的压脚和所述表面之间的接触力。

14.用于将组装系统相对于表面放置的方法，所述方法包括：

使用第一移动系统相对于所述表面移动所述组装系统以使所述组装系统大致上置于所述表面上的选定区域内；

使用第二移动系统相对于所述表面以至少一个自由度移动运动平台，以将所述运动平台上的末端执行器精确地置于所述表面上的所述选定区域内的选定位置处；和

使用所述运动平台相对于选定位置对齐与用于在所述选定位置处执行操作的所述末端执行器相关联的工具，

其中所述方法进一步包括确定在被连接至所述末端执行器的压脚和所述表面之间的接触力。

Images