Le moteur d'avion est souvent comparé à « la perle sur la couronne de l'industrie », mais son réseau dense de conduites internes est l'un des « os les plus durs à ronger » dans sa fabrication. Face aux besoins de production multi-variétés, petits lots et sur mesure, une équipe de recherche de l'Institut d'Automatisation de Shenyang, relevant de l'Académie chinoise des sciences, a proposé un système de positionnement avant soudage basé sur la collaboration homme-robot. Ce système permet aux robots et aux ouvriers de « se tenir la main » pour réaliser l'assemblage de haute précision de conduites complexes. Il fonctionne déjà de manière stable sur des lignes de production d'entreprises.

I. Le dilemme de la flexibilité dans la fabrication des conduites aéronautiques

Les conduites de moteurs d'avion constituent le système « vasculaire » du moteur. Elles sont composées de tuyaux courbés et de nombreux composants comme les raccords en T, en Y, les coudes, etc., assurant le transport de fluides tels que le carburant, l'huile de lubrification et l'air. Ces conduites sont nombreuses, de formes variées et de structure complexe. Avec l'évolution des modèles de moteurs, leur fabrication présente des caractéristiques marquées de multi-variétés, petits lots et personnalisation.

Actuellement, la fabrication des conduites de moteurs d'avion utilise encore largement des méthodes traditionnelles de soudage manuel suivies de recalibrage. L'ouvrier doit tenir manuellement le tuyau courbé, l'aligner précisément avec les composants aux deux extrémités pour le fixer par points de soudure, puis procéder au recalibrage dimensionnel. Ce processus présente trois points douloureux majeurs : premièrement, la difficulté à mettre en place des outillages flexibles, chaque type de conduite nécessitant un gabarit sur mesure ; deuxièmement, la précision du positionnement dépend de l'expérience de l'ouvrier, rendant difficile la garantie d'une uniformité ; troisièmement, une faible efficacité, difficilement compatible avec les exigences de cadence élevée de la fabrication moderne des moteurs d'avion.

II. Points forts de l'innovation : une architecture d'« outillage flexible » basée sur la collaboration homme-robot

En février 2026, l'équipe de recherche de Zhou Bo, chercheur associé, et Zhao Jibin, chercheur, du Laboratoire d'équipements de procédés et de robots intelligents de l'Institut d'Automatisation de Shenyang, a publié un article dans le Journal of Manufacturing Systems. Ils y proposent pour la première fois un système de positionnement avant soudage des conduites de moteurs d'avion basé sur la collaboration homme-robot, utilisable pour la mise en place d'outillages flexibles adaptés à des conduites de dimensions différentes.

Point fort n°1 : Travail collaboratif homme-robot — Le robot « aide » l'ouvrier

L'équipe de recherche a conçu un flux de travail collaboratif homme-robot :

Le robot saisit les composants : L'effecteur terminal du robot saisit les composants de conduite (raccords en T, en Y, etc.) et les déplace avec précision, guidé par vision, vers la posture d'assemblage conçue.

L'ouvrier assemble le tuyau courbé : Avec l'aide du robot qui maintient le tuyau courbé, l'ouvrier assemble celui-ci entre les composants.

Évaluation par scan avant soudage : Avant soudage, le système effectue un scan 3D de l'ensemble assemblé, évalue automatiquement la qualité de l'assemblage, et ne passe à l'étape de soudage qu'après validation.

L'astuce de cette architecture réside dans le fait que le robot est responsable de la « précision », et l'ouvrier de la « flexibilité ». Le robot garantit la précision de répétition du positionnement, tandis que l'ouvrier utilise la flexibilité et le jugement uniques de l'humain pour gérer les mouvements d'assemblage complexes, réalisant ainsi un effet synergique où « 1+1 > 2 ».

Point fort n°2 : Planification de trajectoire multi-robots coopératifs — Résolution simultanée de trois contraintes majeures

Dans le cas de plusieurs robots collaboratifs se déplaçant de manière coordonnée, la planification de trajectoire est un défi central. La méthode proposée par l'équipe de recherche permet de résoudre simultanément trois types de contraintes :

Contrainte d'évitement d'obstacles : Assure que les multiples robots n'entrent pas en collision dans un espace confiné.

Contrainte de faisabilité du mouvement : Garantit que la trajectoire planifiée est réalisable dans les limites cinématiques des robots.

Contrainte d'angle de rotation pour les corps de révolution : Pour les composants en forme de corps de révolution comme les raccords en T ou en Y, contrôle précisément leur angle de rotation pour répondre aux exigences d'assemblage.

Les résultats de simulation et d'expérimentation montrent que la méthode de planification de trajectoire proposée présente des avantages significatifs en termes de précision, stabilité et efficacité du positionnement avant soudage des conduites.

Point fort n°3 : Validation industrielle — Déjà en fonctionnement stable en entreprise

La recherche ne s'est pas arrêtée au stade de la simulation en laboratoire. Cette ligne de production automatisée pour tuyaux courbés fonctionne déjà de manière stable dans une entreprise partenaire. Il est à noter qu'aussi tôt qu'en 2023, l'Institut d'Automatisation de Shenyang avait remporté l'appel d'offres du projet « Système de positionnement et de détection numérique flexible avant soudage pour conduites » de l'entreprise China Aero Engine Shenyang Liming Aero-Engine Co., Ltd., ce qui démontre que cette technologie possède déjà une solide base de mise en œuvre industrielle.

III. Signification technique : Du « gabarit rigide » à l'« outillage flexible »

La fabrication traditionnelle des conduites aéronautiques repose sur des outillages dédiés — chaque spécification de conduite nécessite la conception et la fabrication d'un jeu de gabarits, ce qui est coûteux, long et encombrant. La valeur centrale de ce système réside dans le remplacement des « outillages rigides » par des « outillages flexibles » :

Le robot lui-même devient un « gabarit programmable » : En ajustant la position et l'orientation de préhension du robot, il peut s'adapter à des composants de conduite de dimensions et d'angles différents.

Le guidage visuel permet un « assemblage adaptatif » : Sans nécessiter de positionnement mécanique de haute précision, le système visuel détecte en temps réel la position des composants et guide le robot pour des ajustements dynamiques.

Le scan avant soudage crée une « boucle de qualité fermée » : La qualité de l'assemblage peut être quantifiée et évaluée avant le soudage, évitant ainsi les retouches dues à des problèmes découverts après soudage.

Cela équivaut à déployer dans l'atelier de fabrication des conduites de moteurs d'avion une cellule d'assemblage flexible et reconfigurable, capable de répondre rapidement aux modifications de conception et aux commandes de petits lots.

IV. Perspectives d'application : Des moteurs d'avion à d'autres équipements complexes

1. Fabrication de l'ensemble des conduites de moteurs d'avion

L'évolution des modèles de moteurs d'avion s'accélère, et la conception des systèmes de conduites change fréquemment. La caractéristique flexible de ce système le rend naturellement adapté aux modes de production multi-variétés et petits lots, permettant de réduire considérablement le cycle de préparation des outillages et d'améliorer la réactivité de fabrication.

2. Systèmes de conduites des lanceurs spatiaux

Les moteurs de fusée contiennent également un grand nombre de conduites complexes, souvent produites à l'unité sur mesure. Cette technologie pourrait être étendue au domaine spatial, soutenant le développement et la production rapides des lanceurs.

3. Systèmes de conduites complexes pour navires, machines lourdes, etc.

Les systèmes de propulsion des grands navires et les systèmes de conduites hydrauliques des engins de génie civil lourds font face à des défis similaires. Cette technologie a un potentiel de transposition intersectorielle.

4. Démonstration d'un mode de fabrication collaboratif homme-robot

Cette recherche fournit un exemple réussi d'application de la collaboration homme-robot dans la fabrication d'équipements de haute technologie — non pas un « remplacement de l'homme par la machine », mais une « assistance de l'homme par la machine ». Elle fusionne profondément l'expérience de l'ouvrier avec la précision du robot, offrant un paradigme technique reproductible pour l'assemblage de produits complexes.

V. Valeur industrielle : Rendre flexible la fabrication des conduites complexes

La fabrication des conduites de moteurs d'avion a longtemps dépendu de l'expérience humaine, constituant un « os dur » pour l'automatisation. La valeur profonde de cette recherche de l'Institut d'Automatisation de Shenyang réside dans la démonstration de la faisabilité de l'automatisation flexible dans l'assemblage de conduites complexes.

Comme l'a souligné l'équipe de Zhou Bo, premier auteur de l'article, ce système, grâce à la collaboration homme-robot et à la planification de trajectoire multi-robots coopératifs, réalise une transition du positionnement avant soudage des conduites, passant d'une « dépendance aux outillages rigides » à une approche « flexible et programmable ». Alors que la fabrication des moteurs d'avion évolue vers l'intelligence, le positionnement précis de chaque conduite deviendra la garantie fondamentale du fonctionnement fiable de l'ensemble du moteur.

Source : Laboratoire d'équipements de procédés et de robots intelligents, Institut d'Automatisation de Shenyang, Académie chinoise des sciences ; Auteurs : Zhou Bo (premier auteur), Zhao Jibin (auteur correspondant), et al. ; Titre : A flexible tooling system for aero-engine pipelines with complex components based on human-robot collaboration (Système d'outillage flexible pour conduites de moteurs d'avion avec composants complexes basé sur la collaboration homme-robot) ; Publié dans : Journal of Manufacturing Systems (février 2026).