機(jī)械加工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的機(jī)器人應(yīng)用全景隨著制造業(yè)向數(shù)字化、柔性化和無人化方向升級(jí)機(jī)械加工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)不再局限于增加數(shù)控機(jī)床、MES系統(tǒng)或自動(dòng)化產(chǎn)線而是逐步向設(shè)備互聯(lián)智能物流機(jī)器人作業(yè)數(shù)據(jù)閉環(huán)發(fā)展。在這一過程中復(fù)合機(jī)器人、CNC上下料機(jī)器人、AMR移動(dòng)機(jī)器人、視覺引導(dǎo)機(jī)器人正在成為連接機(jī)床、物料和數(shù)字化系統(tǒng)的重要執(zhí)行終端。尤其對(duì)于多品種、小批量、多工序的機(jī)加工場(chǎng)景傳統(tǒng)固定式自動(dòng)化往往存在柔性不足、改造成本高、設(shè)備利用率有限等問題。能夠自主移動(dòng)、自主定位并完成抓取作業(yè)的機(jī)加工復(fù)合機(jī)器人正在為機(jī)械加工廠提供新的數(shù)字化升級(jí)路徑。一、機(jī)械加工廠為什么需要機(jī)器人數(shù)字化升級(jí)機(jī)加工車間的作業(yè)節(jié)點(diǎn)與人工痛點(diǎn)典型機(jī)械加工車間通常包含CNC加工中心、數(shù)控車床、刀具庫、原料區(qū)、半成品區(qū)、檢測(cè)工位等多個(gè)作業(yè)節(jié)點(diǎn)。人工需要不斷完成工件上下料、跨工位搬運(yùn)、刀具配送和物料周轉(zhuǎn)不僅重復(fù)勞動(dòng)量大而且生產(chǎn)數(shù)據(jù)容易形成斷點(diǎn)。因此機(jī)械加工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵之一是讓機(jī)器人從過去的固定工位設(shè)備變成能夠在多個(gè)設(shè)備之間自主流轉(zhuǎn)的智能執(zhí)行單元。視覺引導(dǎo)復(fù)合機(jī)器人的融合架構(gòu)以視覺引導(dǎo)復(fù)合機(jī)器人為例它將移動(dòng)底盤、協(xié)作機(jī)械臂、2D/3D視覺及控制系統(tǒng)集成到同一平臺(tái)使機(jī)器人既能自主移動(dòng)到不同CNC設(shè)備又能識(shí)別工件位置并完成抓取、上下料等操作從而適應(yīng)機(jī)加工車間多設(shè)備、多工位的生產(chǎn)環(huán)境。富唯智能ICR系列復(fù)合機(jī)器人即采用移動(dòng)操作視覺的融合架構(gòu)并面向CNC上下料、機(jī)加工多工位作業(yè)等場(chǎng)景。二、復(fù)合機(jī)器人如何應(yīng)用于CNC自動(dòng)上下料CNC自動(dòng)上下料機(jī)器人是機(jī)械加工數(shù)字化改造中較典型的應(yīng)用。CNC自動(dòng)上下料的作業(yè)流程傳統(tǒng)模式下一名操作人員可能需要管理若干臺(tái)機(jī)床反復(fù)進(jìn)行開門、取件、放料和轉(zhuǎn)運(yùn)。采用CNC機(jī)床復(fù)合機(jī)器人上下料方案后機(jī)器人可以根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)自主導(dǎo)航至指定機(jī)床通過視覺系統(tǒng)定位料盤或工件再由機(jī)械臂完成抓取和上下料。加工完成后機(jī)器人還可以將成品轉(zhuǎn)移至下一工序、緩存區(qū)或檢測(cè)工位使取料—運(yùn)輸—上料—加工—下料—轉(zhuǎn)運(yùn)形成連續(xù)作業(yè)鏈。面向夜間生產(chǎn)的少人化與無人化對(duì)于夜間生產(chǎn)而言這種模式還為少人化甚至無人化加工提供了基礎(chǔ)。富唯智能CNC應(yīng)用即通過3D視覺引導(dǎo)工件高精度抓取實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)床自動(dòng)上下料。三、機(jī)器人不只是上下料還能承擔(dān)哪些任務(wù)在機(jī)械加工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型中機(jī)器人的價(jià)值并不限于替代人工上下料而是逐漸覆蓋整個(gè)車間內(nèi)部物流和生產(chǎn)執(zhí)行環(huán)節(jié)。AMR與復(fù)合機(jī)器人的任務(wù)分工例如AMR機(jī)加工物料搬運(yùn)機(jī)器人可以承擔(dān)原料、料箱、半成品及成品的自動(dòng)配送復(fù)合機(jī)器人則進(jìn)一步將移動(dòng)和操作結(jié)合可以完成CNC上下料、多工位物料轉(zhuǎn)運(yùn)、工件抓取、分揀等任務(wù)。富唯智能相關(guān)AMR產(chǎn)品采用激光SLAM導(dǎo)航可進(jìn)行自主路徑規(guī)劃和主動(dòng)避障并應(yīng)用于機(jī)加工等行業(yè)。車間內(nèi)部的協(xié)同作業(yè)體系因此一個(gè)機(jī)械加工車間可以形成AMR負(fù)責(zé)批量物流運(yùn)輸復(fù)合機(jī)器人負(fù)責(zé)柔性操作CNC負(fù)責(zé)加工數(shù)字化系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)度的協(xié)同體系。四、2D/3D視覺為什么是機(jī)加工復(fù)合機(jī)器人的關(guān)鍵固定坐標(biāo)示教帶來的柔性限制機(jī)械加工場(chǎng)景中的工件種類多、尺寸差異大料框、托盤以及工件位置還可能發(fā)生變化。如果機(jī)器人只能依賴固定坐標(biāo)執(zhí)行程序換型時(shí)就需要重新示教柔性生產(chǎn)能力受到限制。視覺定位精度與柔性生產(chǎn)能力加入2D/3D機(jī)器視覺后機(jī)器人能夠?qū)ぜM(jìn)行識(shí)別、定位和抓取引導(dǎo)。其2D視覺定位精度最高可達(dá)±0.05mm3D視覺定位精度最高可達(dá)±0.2mm并可結(jié)合激光雷達(dá)導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)自動(dòng)路徑規(guī)劃。這也是3D視覺復(fù)合機(jī)器人、視覺引導(dǎo)CNC上下料機(jī)器人能夠適應(yīng)柔性機(jī)加工場(chǎng)景的重要技術(shù)基礎(chǔ)。五、機(jī)器人如何真正接入工廠數(shù)字化系統(tǒng)機(jī)械加工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型不能只是增加幾臺(tái)機(jī)器人更重要的是打通機(jī)器人、機(jī)床與MES/WMS等系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)鏈路。一體化控制與開放API對(duì)接富唯智能復(fù)合機(jī)器人采用一體化控制思路通過控制器統(tǒng)一控制工業(yè)設(shè)備和器件并支持多種標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議及數(shù)字化系統(tǒng)對(duì)接。相關(guān)系統(tǒng)可統(tǒng)一管控底盤、機(jī)械臂、視覺及外設(shè)并開放API對(duì)接MES、WMS和CNC。從自動(dòng)化孤島到移動(dòng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)這意味著機(jī)器人不再是一座自動(dòng)化孤島而可以成為數(shù)字工廠中的移動(dòng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)下發(fā)生產(chǎn)任務(wù)機(jī)器人自主完成配送和操作同時(shí)將設(shè)備狀態(tài)、任務(wù)結(jié)果等信息反饋至數(shù)字化平臺(tái)。六、機(jī)械加工廠機(jī)器人升級(jí)將走向移動(dòng)操作感知決策未來機(jī)械加工廠的機(jī)器人應(yīng)用將從單機(jī)自動(dòng)化逐漸走向多機(jī)協(xié)同和柔性制造。分階段導(dǎo)入機(jī)器人的升級(jí)路徑對(duì)于正在規(guī)劃數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機(jī)械加工企業(yè)可以圍繞CNC自動(dòng)上下料、機(jī)加工物料自動(dòng)搬運(yùn)、多機(jī)床柔性上下料、刀具配送、跨工序轉(zhuǎn)運(yùn)等高頻重復(fù)環(huán)節(jié)逐步導(dǎo)入機(jī)器人再進(jìn)一步連接MES、WMS及生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)。復(fù)合機(jī)器人CNC自動(dòng)上下料的應(yīng)用價(jià)值從固定機(jī)械臂到AMR再到集手、眼、腳、腦于一體的智能復(fù)合機(jī)器人機(jī)器人正在成為機(jī)械加工廠連接物理生產(chǎn)與數(shù)字系統(tǒng)的重要橋梁。對(duì)于多設(shè)備、多工位、多品種的機(jī)加工企業(yè)而言復(fù)合機(jī)器人CNC自動(dòng)上下料解決方案也正在成為實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)、少人化作業(yè)和數(shù)字化工廠建設(shè)的重要技術(shù)路徑。