● 摘要
目前，国家之间的博弈从地面竞争逐渐扩展到了航空航天、海洋等领域。越来越多的国家对航空航天领域投入了巨大的人力物力，航空制造装备和航空服务行业获得了重大发展机遇。随着C919和ARJ21等民航飞机的设计和交付使用，未来中国需要越来越多的国产自主航空产品，我国的航空制造装备领域将迎来快速发展时期。
目前航空制造装备厂家还主要由国外公司控制和主导，他们对核心技术严格保密和封锁。而我国航空工业飞机大部件的搬运和运输主要是靠牵引车拖动或者人力推动，需要较大工作空间，操作困难，效率低下。而且在搬运和运输过程中，大部件通常需要专门的运输车和工装夹具，专车专用，通用性较低。在传统模式下，工人劳动强度大，而且工装需要专门制造，结构复杂笨重，可适用性和灵活性较差，已经远远不能满足现在航空领域对高效率、高质量、低能耗的追求。
自动导引车（AGV）作为数字化柔性装配技术中的关键一项，已经在国外飞机装备制造业中得到广泛应用，将来也会在国内飞机制造装配业逐步得到使用。AGV由于机动能力强、适应性和灵活性强、成本低，能够由控制主机设定目的地和自动规划行驶路径，在管理系统的任务调度下，可实现车间和仓库物流的柔性控制。同时可装备多种声光电报警系统，能够自动避障，相对于其他搬运系统，安全性更高。
本文重点研究航空自主导航搬运机器人的关键技术。首先介绍AGV的关键性技术以及国内外的研究现状。然后介绍我们自主设计研发的轮式搬运机器人—ART50，对其进行动力学分析和执行机构的控制和调节，从而可以大大提高控制精度。在AGV运行过程中，采用激光雷达对AGV和周围环境同时定位和建图（SLAM）。将扩展卡尔曼滤波算法应用在SLAM过程中，对数据采用新的处理算法，提高了定位和建图的精度和效率。也可使用激光雷达进行避障，提高AGV的安全性。最后介绍了未来航空搬运机器人的可能发展方向—仿生四足搬运机器人，利用自主设计的惯性动作捕捉系统对四足生物（狗）进行各种路况条件下的运动学观测试验，获得大量运动学数据，并导入数据库储存。根据运动数据库建立各种步态运动学模型和能耗分析模型，并根据测量数据实时显示狗的运动步态，进行仿生设计，为四足机器人的硬件和系统控制提供仿生学优势和理论基础，为未来航空自主导航机器人的发展提供了有益的探索。