沈阳自动化所创新数字孪生技术，实现航天大型舱段高精度对接
航空航天领域广泛应用大型舱段，作为关键结构部件，其装配质量对整体设备性能和任务可靠性具有决定性影响。以大口径固体火箭发动机为例，喷管与燃烧室对接装配过程中，由于配合特征难以直接观察，传统依赖人工试装校准的方式不仅耗时费力，还难以保证高精度要求，亟需一种智能高效的解决方案。
中国科学院沈阳自动化研究所近期在航天重型装备的高精度智能装配方面取得突破性进展。研究团队提出一种数字孪生驱动的虚实协同装配方法，构建了涵盖三维扫描、多相机在线跟踪、虚拟感知与物理执行在内的闭环智能装配系统，为固体火箭发动机等大型航天设备的装配提供了全新的技术路径。
该方法引入带特征标记的数字孪生建模技术，将原本不可视的止口等复杂装配特征转化为可被视觉系统识别和追踪的目标特征，从而实现装配特征的在线测量与虚拟感知。同时，团队改进了基于多特征点的位姿估计策略，有效提升了视觉定位精度，关键装配位姿误差控制在0.05毫米以内，为高精度装配的稳定性和效率提供了有力支撑。
系统集成了虚拟传感器技术，实现了对接间隙的实时监测与碰撞预警功能，覆盖装配前的仿真验证、装配中的动态调整以及全过程的风险评估。实验结果表明，该方法的一次性对接成功率超过95%，显著降低了反复试装的频率，提升了装配效率与整体安全性。
相关成果以《Digital twin-based high-precision assembly method for large-diameter cabin section docking》为题，发表于国际制造领域权威期刊《Journal of Manufacturing Systems》。该论文由沈阳自动化所刘明洋副研究员担任第一作者，徐志刚研究员担任通讯作者。该团队此前的研究还曾入选2024年中国智能制造十大科技进展。
本研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助。
DOI：10.1016/j.jmsy.2026.02.019
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0278612526000488