智能工场中的家产呆板人

本文从家产呆板人的局限化出产应用及要求、家产呆板人的出产脚色、呆板人集成CNC数控出产体系的成立、智能工场起源筹划等方面，由浅入深地切磋了家产呆板人在智能期间所起的重要浸染及应用偏向。

1. 家产呆板人的局限化出产应用及要求

跟着“家产4.0”智能期间的到来以及《中国制造2025》的筹划，家产呆板人作为其重要的组成要素，在出产制造进程中，如雨后春笋般大量涌现出来，而且在家产出产中饰演着越来越重要的脚色。从因最初的企业“用工荒”为更换人力用于出产至今，家产呆板人早已成为尺度设置的自动化妆备，在出产的方方面面得到了普及的应用，并成为工场局限化出产进程中一道奇异的风光泽。

跟着市场成长及技能前进，家产呆板人在工场应用的范畴越来越广，实现的成果也越来越多。从更换直接出产人力，不知倦怠地完成简朴、一再的取放料举措，到今朝从晋升产物出产服从、工艺及品格入手，构建体系化运作平台，在实现以智能工场为代表的“家产4.0”期间历程中，家产呆板人成为不行更换的重要出产军。

今朝， 家产呆板人的出产应用已渗出到产物出产的各环节中，在既定的措施和范畴内，实现了产物的出产加工、取放、搬运等成果。

然而，并非全部的出产环节都有须要投入呆板人，呆板人在投入出产应用前， 起首应举办全面的技能经济效益评估，确保其出产应用，满意以下几点：

应满意产物的出产工艺要求和集成化装备的技能要求。满意出产负荷要求和安详防护要求。呆板人取放料举措时刻应满意出产节奏和出产服从的要求。呆板人抓取物料应满意产物加工精度、外面等品格要求。

2. 家产呆板人的出产脚色

家产呆板人在出产应用规模不绝扩大，使出产对呆板人不绝提出新的要求，从而敦促了呆板人技能程度的进步。同时，呆板人机能与智能程度的进步也使得呆板人不旷世替身在出产中的脚色，普及地取代人从事各项出产功课，成为企业出产勾当中的首要劳动力。家产呆板人在出产中的脚色，从取代人的大部门体力劳动，到部门脑力劳动，再不绝进化到集成自动化出产体系中，施展着打点和谐的浸染。

孤独的呆板人在出产中没有任何适用代价。呆板人在出产中的脚色、浸染现实上是按照出产内容、产物布局、工艺要求等身分，通过差异的结尾执行装置（手爪）布局和成果浮现出来的，实现了上下料、装配、加工、检测及智能鉴定等各类独立或复合的功课成果。

对付执行出产加工、产出产物附加代价的的工艺加工类呆板人，其手爪整合了种种加工器材（焊枪、喷枪、刀具、砂轮及抛光轮等） ， 实现了焊接、涂装、打磨、检测、装配等出产进程，在出产中包袱了首要脚色，在工艺、精度、出产服从、品格等方面是不行更换的。然而，对付那些共同事变母机或其他自动化装备，或独立实现取放料的帮助类呆板人，其手爪的布局、成果较单一，在工艺、出产服从、品格等方面并没有明明的上风，包袱了出产帮助事变，具有可更换性。今朝，在出产各环节普及应用的家产呆板人，约75%从事着简朴取放物料的帮助事变。因而，包袱出产副角如故是今朝家产呆板人出产应用的主流。

假如说衷耘嗉局和成果的手爪使家产呆板人游刃有余地在出产中施展庞大的浸染，那么，增设帮助机器装置，将呆板人装在可移动的滑台、导轨或滚轮上，使呆板人扩大出产功课空间，无异于给呆板人安上腿脚、插上同党，实现了一个或多个维度的移动，大大进步了呆板人的事变手段和应用规模。

有了手和脚的呆板人，再设置CCD、传感器等视觉感到装置，就犹如给呆板人装上了眼睛和大脑，使其具有可视化、说明判定及体系反馈等成果，在出产体系集成情形下，可实现说明判定、妨碍处理赏罚、出产打点等智能事变。

因此，高服从的呆板人结尾执行装置（手爪），不绝延长呆板人动作空间的帮助机器装置，以及晋升呆板人的视觉、感知、检测及说明等的伶俐手段，是家产呆板人在出产应用中职位和脚色的重要浮现。

3. 呆板人集成CNC数控出产体系的成立

产物在CNC数控出产加工进程中，所需的人力脚色较多，有CNC数控机床操纵及取放料职员、检测职员、物流职员、活动夹具的装拆夹职员、维修调养职员、品格职员、出产技能及打点职员等。在这样人工参预度较多的出产情形下，对打点和谐的要求较高，产能、品格、本钱等方面很轻易受到因雷同和谐不畅、不实时等倒霉身分的影响，造成挥霍。因此，怎样操作呆板人和自动化装备改变今朝倒霉的出产排场显得尤为重要。

起首，从低落人力需求、镌汰人工参预度的角度，对产物的CNC数控出产工艺进程、车间机关、物流状况等方面举办说明，对现有的人事变业方法举办举措时刻说明研究。

在满意现有的出产节奏和出产服从的基本上，操作呆板人仿照CNC操纵及取放料职员的举措要求，更换CNC数控机床操纵及取放料职员，开拓呆板人一拖二体系，如图1所示，实现一台呆板人对应两台CNC数控机床，完成取放物料的进程。

当整个车间的直接出产人力所有由呆板人一拖二体系取代时，物流职员就成为车间的首要人力。为了镌汰物流人力，同时低落呆板人的出产投入，开拓了呆板人“一拖N”体系。

如图2所示，把呆板人装在导轨上，从而延长了呆板人的功课空间，进步了呆板人的事变手段和应用范畴，实现了一台呆板人在导轨上移动，对应多台CNC的自动化出产体系。

为了让呆板人用心完成对CNC数控机床的取放料事变，通过筹划“二二相连”供收料流水线，在原有N套“一拖二”体系的基本上，成立专用的物流快速运送通道，如图3所示，实现物料的快速供给和产物的快速周转，使呆板人实时共同CNC完成取放料功课，到达产能的最大化，而且满意小批量、多品种的产物出产通用性要求。

无论是“一拖二”、“一拖N”照旧“二二相连”等体系的开拓，都实现了呆板人与CNC数控机床的集成化出产，呆板人共同CNC数控机床，完成了产物的持续出产加工进程。呆板人集成化出产节减了操纵人力，进步了CNC数控机床的操作率，停止了过多的人工过问导致的产能、品格等不不变状况的产生。

在CNC的帮助出产环节中，自动化装备的开拓与应用同样较好地办理了出产中人力需求较多、出产服从不敷等题目。好比， 原有活动夹具的装拆夹进程， 人力需求较多， 劳动强度大，出产服从较低，开拓活动夹具的自动装拆夹装备，以取代装拆夹职员。

针对产物在CNC加工后的品格检测环节，检测人力需求多，出产服从低，且人工检测品格不易担保，从而开拓了自动检测装备，取代检测职员。同时，自动化装备的取放料进程，都可通过呆板人自动完成。

无论是呆板人集成体系，照旧自动化装备，其重要的权衡指标，是顺应相似产物的出产交流性。交流性越好，则体系或装备的代价、行使服从及寿命就越高。呆板人集成体系交流性的根基要求是产物改观后，只需调解活动夹具、结尾执行器（手爪）等与产物相顺应的部门，而不会影响呆板人集成体系整体的运行方法及成果实现。

4. 智能工场起源筹划

呆板人集成CNC数控出产加工进程的实现，不只需充实思量产物出产节奏（TT）、加工周期（CT）等前提，还要公道筹划车间出产机关、物流方法，实现物料快速周转。

科学公道的工场自动物流体系的筹划，是实现智能工场的条件前提。在CNC“一拖N”体系、“二二相连”体系及自动化装备等基本上，按照各加工单位和工站的物料需求方法、需求量及需求节奏等，成立体系化集成的物料供应体系，开拓物流调治逻辑，配置各物流对接站点。

操作AGV自动移载呆板人取代物流职员，将车间一个个孤独的出产装备、加工单位、工站、自动装拆、检测等环节有机毗连起来，以镌汰中间环节、收缩产物物流周期，使加工、装配、检测、物流及取放物料等出产进程融为一体，实现物料精确、持续、实时地在各工站之间举办自动转达对接，如图4所示。

在呆板人集成CNC体系、自动化装备以及AGV自动物流体系等基本上，构建CNC车间的SCADA数据收罗、数据说明、长途监控、及时表现及非常处理赏罚等成果的智能出产体系。

通过SCADA体系，及时收罗、说明、监控产物在CNC机床的加工数据、装备状态信息、AGV及时运行状况、产能及出产服从、装备妨碍及缘故起因说明、产物检测数据等，并将出产数据、信息（刀具寿命、产能、检测数据等）及时转达到出产数据监控中心，使CNC刀具及时自动换刀或自动赔偿，以确保产物出产物质和出产运行持续，同时，还不绝优化出产工艺，低落消费，进步服从。最终，更换了车间的部门出产技能及打点职员、品格职员以及维修调养职员。

通过成立“呆板人集成CNC数控出产体系+自动化装备+AGV自动物流体系+SCADA收集监控体系”，使智能工场的方针实现又提高了一步。

5. 结语

家产呆板人通过高服从、可交流的结尾执行装置（手爪）以及与数控机床等装备对接的集成化帮助机器装置、流水线等，进步了呆板人的举措服从，扩展了功课空间，更换了大量的出产人力，满意了产能要求。

然而，颠末恒久的呆板人出产应用实践，企业不再满意呆板人只是在有限水平上取代出产人力、告竣产能，一连成长才是企业追求的基础方针。

因此，通过成立出产大数据体系，使呆板人在体系情形中，不只有用执行出产加工使命，同时，维护出产打点，一连不绝地晋升产物品格、出产工艺及打点程度。到达这样的伶俐化水平，不只必要大幅晋升呆板人集成技能，更必要企业精益出产打点手段与呆板人集成技能的细密融合。

参考文献：[1] 叶晖. 家产呆板人典范应用案例精析[M]. 北京：机器家产出书社，2013.

（编辑：湖南网）

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