O motor aeronáutico é frequentemente chamado de "joia da coroa da indústria", mas seu complexo sistema interno de tubulações, denso como uma teia de aranha, é um dos "ossos mais difíceis de roer" na fabricação. Para atender às demandas de produção multi-variedade, pequenos lotes e personalizados, uma equipe de pesquisa do Instituto de Automação de Shenyang, da Academia Chinesa de Ciências, propôs um sistema de posicionamento pré-soldagem baseado em colaboração homem-máquina. Este sistema permite que robôs e operários "dados de mãos" completem a montagem de alta precisão de tubulações complexas, já estando em operação estável na linha de produção de uma empresa.

1. O "Dilema da Flexibilidade" na Fabricação de Tubulações Aeronáuticas

As tubulações do motor aeronáutico são o sistema "vascular" do motor, compostas por tubos curvados e numerosos componentes como conexões em T, cruzetas e curvas angulares, responsáveis pelo transporte de combustível, óleo lubrificante, ar e outros fluidos. Essas tubulações são numerosas, de formatos variados e estruturalmente complexas. Com a evolução dos modelos de motores, apresentam características marcantes de fabricação multi-variedade, pequenos lotes e personalizada.

Atualmente, a fabricação de tubulações para motores aeronáuticos ainda adota amplamente o método tradicional de soldagem manual seguida de retificação dimensional. O operário precisa segurar manualmente o tubo curvo, alinhá-lo com precisão com os componentes nas extremidades, fixá-lo por soldagem por pontos e, em seguida, realizar a retificação dimensional. Este processo apresenta três grandes problemas: primeiro, a dificuldade de configurar dispositivos de fixação flexíveis, exigindo gabaritos personalizados para cada tipo de tubulação; segundo, a precisão do posicionamento depende da experiência do operário, dificultando a garantia de consistência; terceiro, a baixa eficiência, que não atende aos requisitos de alto ritmo da fabricação moderna de motores aeronáuticos.

2. Destaques da Inovação: A Arquitetura do "Dispositivo de Fixação Flexível" Baseado em Colaboração Homem-Máquina

Em fevereiro de 2026, a equipe do pesquisador associado Zhou Bo e do pesquisador Zhao Jibin, do Laboratório de Equipamentos de Processo e Robótica Inteligente do Instituto de Automação de Shenyang, da Academia Chinesa de Ciências, publicou um artigo no *Journal of Manufacturing Systems*, propondo pela primeira vez um sistema de posicionamento pré-soldagem para tubulações de motores aeronáuticos baseado em colaboração homem-máquina, que pode ser usado para configurar dispositivos de fixação flexíveis para tubulações de diferentes tamanhos.

Destaque 1: Operação Cooperativa Homem-Máquina – Fazendo o robô "ajudar" o operário

A equipe de pesquisa projetou um fluxo de trabalho colaborativo homem-máquina:

Robô segura os componentes: A garra do robô segura componentes da tubulação como conexões em T e cruzetas, movendo-se com precisão para a postura de montagem projetada, guiada por visão.

Operário monta o tubo curvo: Com a assistência do robô para segurar o tubo curvo, o operário monta o tubo entre os componentes.

Avaliação por varredura pré-soldagem: Antes da soldagem, o sistema realiza uma varredura 3D do conjunto montado, avaliando automaticamente a qualidade da montagem. Apenas após aprovação o conjunto prossegue para a etapa de soldagem.

A genialidade desta arquitetura reside em: o robô é responsável pela "precisão", o operário pela "flexibilidade". O robô garante a precisão de posicionamento repetitivo, enquanto o operário utiliza a flexibilidade e capacidade de julgamento exclusivamente humanas para lidar com ações complexas de montagem, alcançando um efeito sinérgico "1+1>2".

Destaque 2: Planejamento de Trajetória Multi-robôs Cooperativos – Resolvendo três grandes restrições de uma vez

No cenário de múltiplos robôs colaborativos se movendo em conjunto, o planejamento de trajetória é um desafio central. O método proposto pela equipe de pesquisa realiza a solução unificada de três principais restrições:

Restrição de evitação de colisões: Garante que múltiplos robôs não colidam em espaços confinados.

Restrição de viabilidade de movimento: Garante que a trajetória planejada esteja dentro dos limites cinemáticos alcançáveis pelos robôs.

Restrição do ângulo de rotação de corpos de revolução: Para componentes como conexões em T e cruzetas, controla precisamente seu ângulo de rotação para atender aos requisitos de montagem.

Resultados de simulação e experimentos mostram que o método de planejamento de trajetória proposto possui vantagens significativas em termos de precisão, estabilidade e eficiência no posicionamento pré-soldagem de tubulações.

Destaque 3: Validação de Engenharia – Já em operação estável na empresa

A pesquisa não se limitou à fase de simulação em laboratório. Esta linha de produção automatizada para tubos curvados já está em operação estável na empresa parceira. Vale notar que, já em 2023, o Instituto de Automação de Shenyang venceu o projeto "Sistema Flexível e Digital de Posicionamento e Inspeção Pré-Soldagem de Tubulações" da AECC Shenyang Liming Aero-Engine Co., Ltd., indicando que esta tecnologia já possui uma sólida base de implementação prática.

3. Significado Técnico: De "Dispositivos de Fixação Rígidos" para "Dispositivos de Fixação Flexíveis"

A fabricação tradicional de tubulações aeronáuticas depende de dispositivos de fixação dedicados – cada especificação de tubulação requer a concepção e fabricação de um conjunto de gabaritos, com alto custo, longo ciclo e grande ocupação de espaço. O valor central deste sistema reside em substituir "dispositivos de fixação rígidos" por "dispositivos de fixação flexíveis":

O próprio robô se torna um "gabarito programável": Ajustando a posição e orientação da garra do robô, é possível adaptar-se a componentes de tubulação de diferentes tamanhos e ângulos.

Guia por visão realiza "montagem adaptativa": Dispensa o posicionamento mecânico de alta precisão; o sistema de visão detecta em tempo real a posição dos componentes, guiando o ajuste dinâmico do robô.

Varredura pré-soldagem cria um "ciclo fechado de qualidade": A qualidade da montagem pode ser avaliada quantitativamente antes da soldagem, evitando retrabalho devido a problemas detectados após a soldagem.

Isso equivale a implantar uma célula de montagem flexível e reconfigurável na oficina de fabricação de tubulações para motores aeronáuticos, capaz de responder rapidamente a mudanças de projeto e pedidos de pequenos lotes.

4. Perspectivas de Aplicação: Do Motor Aeronáutico para Mais Equipamentos Complexos

1. Fabricação de toda a gama de tubulações para motores aeronáuticos

A aceleração na evolução dos modelos de motores aeronáuticos leva a mudanças frequentes no projeto dos sistemas de tubulação. A característica flexível deste sistema o torna naturalmente adequado ao modo de produção multi-variedade e pequenos lotes, podendo reduzir significativamente o ciclo de preparação dos dispositivos de fixação e aumentar a velocidade de resposta da fabricação.

2. Sistemas de tubulação de veículos lançadores espaciais

Motores de foguetes também contêm um grande número de tubulações complexas, muitas vezes produzidas sob medida como peças únicas. Esta tecnologia pode ser estendida ao setor aeroespacial, apoiando o desenvolvimento e produção rápida de veículos lançadores.

3. Sistemas de tubulação complexos em navios, máquinas pesadas, etc.

Sistemas de propulsão de grandes navios e sistemas de tubulação hidráulica de máquinas pesadas de engenharia enfrentam desafios semelhantes, indicando o potencial de aplicação desta tecnologia em diversos setores.

4. Demonstração do modelo de fabricação colaborativa homem-máquina

Esta pesquisa fornece um exemplo bem-sucedido da aplicação da colaboração homem-máquina na fabricação de equipamentos de alta tecnologia – não se trata de "máquinas substituindo pessoas", mas de "máquinas auxiliando pessoas", integrando profundamente a experiência do operário com a precisão do robô, oferecendo um paradigma técnico replicável para a montagem de produtos complexos.

5. Valor Industrial: Tornando a Fabricação de Tubulações Complexas "Flexível"

A fabricação de tubulações para motores aeronáuticos há muito depende da experiência manual, sendo um "osso duro de roer" para a automação. O valor mais profundo desta pesquisa do Instituto de Automação de Shenyang está em demonstrar a viabilidade da automação flexível na montagem de tubulações complexas.

Como destacado pela equipe do pesquisador associado Zhou Bo, primeiro autor do artigo, este sistema, através da colaboração homem-máquina + planejamento de trajetória multi-robôs cooperativos, realiza a transição do posicionamento pré-soldagem de tubulações da "dependência de dispositivos de fixação rígidos" para a "flexibilidade programável". À medida que a fabricação de motores aeronáuticos avança para a inteligência, o posicionamento preciso de cada tubulação se tornará a base para a operação confiável do motor como um todo.

Fonte: Laboratório de Equipamentos de Processo e Robótica Inteligente, Instituto de Automação de Shenyang, Academia Chinesa de Ciências; Autores: Zhou Bo (primeiro autor), Zhao Jibin (autor correspondente), entre outros; Título: A flexible tooling system for aero-engine pipelines with complex components based on human-robot collaboration (Sistema de dispositivo de fixação flexível para tubulações de motores aeronáuticos com componentes complexos baseado em colaboração homem-máquina); Publicado em: Journal of Manufacturing Systems (fevereiro de 2026).