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某工业区厂房内,24台数控机床组成的产线运转,不见一人。
几台机器人驮着手机料架穿梭机床产线之中,料架已摞着有十几层。
十几秒后,一台机器人来到信号闪烁的机床前,伸出手臂,将机床内熟料放到料架上,再将未加工的生料放入机床中。
随机床门合上,加工的「滋滋」声再次响起。
图1:产线示意图及产品应用场景图
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这一幕正在某500强企业产线上演。企业专业研发、制造、销售手机等移动通信终端系列连接器、屏蔽件、超精密五金端子以及超精密模具,产线上有着先进的精密模具制造、高速精密冲压、精密连接器和屏蔽件自动化组装等生产加工设备。该片厂区年产值数亿元。
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「机器人的应用是我们产线自动化改造计划的一部分。」企业自动化升级部门负责人徐纬(化名)表示,部分产线几年前就已经用上了机械臂,「机械臂的节拍快、精度高,能够圆满完成人工替代。」
但随即徐纬表示,固定机械臂的应用只适合部分产线,「短周期、小批量、定制化」的订单需求增多,柔性要求越来越高,固定台上的机械臂改造起来成本较高,周期较长,不太适合这类生产需求。
「我们与墨影科技合作,引入移动协作机器人,实现了物料搬运环节、上下料环节的人工替代,打造了条全自动化产线」
承担本次智能产线改造项目企业“墨影科技”创始人杨一鸣对此说到「墨影科技专注于为精密加工行业提供无人值守整体解决方案,移动协作机器人在无需调整精密加工产线布局的情况下,实现在产线来回巡航上下料。」
一、以专注换优秀 深耕精密加工上下料环节
该精密加工厂的智造升级尝试,并不是个例。
多年来,国家一直推动制造业的智能升级。越来越多的企业意识到制造升级是必然趋势。放到企业个体,市场的竞争越发激烈,如何降本增效,如何更好的管理企业生产成为企业主们磨破脑袋所思考的问题。
墨影科技创始人杨一鸣博士表示,「通过调研我们发现,很少有机器人企业将精密加工行业的上下料环节作为自己的发展重点。我们专注于精密加工上下料环节,形成深厚的行业应用经验。」
「相较于其他行业,精密加工工厂环境相对要复杂一些。加工的产品需要检查是否有碎屑,有的话需要进行吹屑。有时候地面会有油污,人来人往,平稳与安全性也很重要。」
这意味着一台机器人,必须具备人工的「手脚眼」功能才能完成对应的工位需求,「需求的叠加,对技术的要求从来不是加减法,往往是乘法。」对应的技术门槛被几何倍拔高。
①移动协作机器人的一体化控制技术
「市场准入门槛高,意味着突破便是蓝海,专注是有价值的。」移动协作机器人的一体化控制技术,正好满足了精密加工行业的需求。
图2:MCR部件图
杨一鸣表示,墨影科技虽然成立于2019年,但是创始团队在2013年便开始了移动协作机器人相关研究,2017年打造了全球首台单臂式一体化控制移动协作机器人,数年打磨,移动协作机器人技术已较为成熟。
据了解,随着各行业自动化市场的增长,需要一款可代替人工进行搬运、抓取、识别的机器人呼声也越来越多。不少专注于移动底盘、机械臂的企业开始做出衍生,在底盘加装机械臂、在机械臂下加装底盘,以复合机器人的形式完成「手脚眼」。
「区别于复合机器人,移动协作机器人采用机器人全新一体化控制技术,将移动底盘、机械臂及视觉等多模块有机融合,以唯一智控中枢完成机身控制。」
图3:MCR与复合机器人透视图对比
「移动协作机器人的管理是『中央集权式』,任务的传达,可以直接下到身体的每个部件。」一体化控制技术的应用,让移动协作机器人实现了机器人手脚眼的协同运动,每个部件的控制频率都达到了2000Hz。
「这也为机器人的稳定运行、简单部署提供了技术基础。」
②适用于柔性需求的便捷式部署
「时间就是金钱」的特性在制造业体现的淋漓尽致。
站在机器人企业角度而言,谁能以快速实现产线自动化升级改造,并且具有高度柔性,可以应对产线生产需求调整,谁就更有机会。
「移动协作机器人采用激光SLAM导航技术,应用于工厂之中,只需带着走一遍,便可实现环境的自动扫描,实现地图的自主构建。之后便可自主前往任务地点。」无需特定的产线规划,无需改变厂区布局,这很大程度上节约了产线改造时间。
「我们专为客户打造『墨影烛微移动协作系统』,将机器人功能模块化,对机器人的任务部署,只需要对应模块的拖拽即可完成。」杨一鸣说道。
图4:拖拽式示教
移动协作机器人依托一体化控制技术,在机身控制、任务部署上更为简单。当产线上的产品更换时,经过培训的人员,只需要完成数值的重新设置即可。下次任务的生产,同时只需要提取之前已经设计的任务行为树即可。
③全产线自动化必不可少的高效性协同
单台机器人的应用与部署,最多可应对十五台精密加工设备的需求。
杨一鸣表示,很多产线的设备往往有数十台甚至于数百台之多。这要求除了性能优良、部署简单的机器人外,还需要智能调度系统,能够实现机器人之间、机器人与设备之间的协同作业。
「产线的自动化,很大一部分生产需求,是希望实现生产的数字化、可视化。」
「为应对多台机器人设备之间的协同作业,我们打造了『墨影天工移动协作系统』,该系统由墨影云计算系统所承载地云端调度指挥系统。系统主要负责解决无人工厂场景中的任务分配、路径规划、交通管制、群体协作、资源节约等复杂运筹问题。能够将生产数据以数字化、可视化呈现。」
图5:墨影天工移动协作系统
徐纬表示,「通过智能调度系统,产线的3台机器人实现了协同作业。当机器人A在执行任务时,机器人B可以很好地配合完成其他任务需求,而当机器人行驶进入同一条道路时,机器人之间可相互礼让。」
在产线刚应用移动协作机器人时,产线时常报错,系统也能够进行警告,多次统计可以找出多发问题,针对性解决。
二、以选择换回报 MCR应用一年半收获必丰
「产线在自动化改造以后,人员只需要将物料放置中转台,移动协作机器人便会在产线上来回换料。整条产线实现了搬运工人的全替代,较好的节约了人工成本,回本周期在一年半左右。」
徐纬表示,通过3台的移动协作机器人应用,完成了24台数控机床设备的产线物料运输及设备上下料的无人化升级,实现了产线搬运及上下料人工100%替代。
「我们也在尝试利用智能系统的接入,来完成产线生产的数据化,并利用这些数据来优化产线。」
「跟上时代的步伐,总觉得自己企业走在行业的前端,我们的不少客户也对此颇感兴趣。」