工業(yè)4.0浪潮滾滾來襲，智能制造在世界范圍內(nèi)如火如荼。盡管在機(jī)械加工方面，自動(dòng)化技術(shù)已相對(duì)成熟，但受到程序復(fù)雜性、柔韌性、成本控制等多方面制約，裝配作業(yè)的自動(dòng)化仍難覓令人滿意的解決方案。
在實(shí)際應(yīng)用中，“標(biāo)準(zhǔn)化”設(shè)計(jì)的哈工大先步機(jī)器人表現(xiàn)出了傳統(tǒng)“非標(biāo)”設(shè)計(jì)所沒有的優(yōu)越性。
隨著國(guó)內(nèi)首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化裝配平臺(tái)的落地應(yīng)用，裝配自動(dòng)化的困局有望得到緩解。這款裝配平臺(tái)名為“哈工大先步機(jī)器人”，由先步信息研發(fā)推出，上市不久便獲哈工大機(jī)器人集團(tuán)數(shù)千萬級(jí)戰(zhàn)略投資。它的成功之處在于通過采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)，在較低成本的基礎(chǔ)上造就快速、精準(zhǔn)、靈活的裝配表現(xiàn)，完成了對(duì)“中國(guó)智造”的生動(dòng)詮釋。
裝配自動(dòng)化，舊題未解又添新愁
與自動(dòng)化機(jī)械加工生產(chǎn)線的加工對(duì)象是單個(gè)的機(jī)械零件不同，自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線主要從事產(chǎn)品制造后期的各種裝配、檢測(cè)等工序，其對(duì)象和程序的復(fù)雜性給自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)帶來了挑戰(zhàn)。因此，雖然裝配在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中非常關(guān)鍵，但傳統(tǒng)裝配技術(shù)卻相對(duì)落后，經(jīng)常有部分人工操作的工序，用于代替技術(shù)上極難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或在成本上并不經(jīng)濟(jì)的裝配工序。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中大約1/3的人力在從事有關(guān)產(chǎn)品裝配活動(dòng)，裝配工作占整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)工作量的40%-60%，裝配費(fèi)用占制造總費(fèi)用的30%-40%，若在裝配中發(fā)生問題，將增加多達(dá)40%的制造費(fèi)用，直接影響產(chǎn)品的整體生產(chǎn)周期。
此外，當(dāng)今社會(huì)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品多樣化和頻繁更新迭代的需求與日俱增，更是給裝配自動(dòng)化帶來了新的難題。加上人力成本上升等壓力，讓制造企業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，直擊行業(yè)痛點(diǎn)
“傳統(tǒng)的裝配技術(shù)已成為相關(guān)領(lǐng)域高效制造的巨大障礙”，哈工大先步機(jī)器人的主力研發(fā)者繆建偉表示，傳統(tǒng)的智能裝配線是個(gè)性化定制，設(shè)計(jì)上屬“非標(biāo)”，雖能滿足用戶需求，但因設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、可復(fù)制性差、投入不菲、運(yùn)維成本高等問題，因此想要大規(guī)模推廣阻礙重重。出任先步信息首席科學(xué)家的繆建偉先后在瑞士、德國(guó)、新加坡從事智能制造科學(xué)研究，具有30年豐富的設(shè)計(jì)及項(xiàng)目、團(tuán)隊(duì)管理工作經(jīng)驗(yàn)。
要從根本上解決“非標(biāo)”設(shè)計(jì)的缺陷，核心在于“標(biāo)準(zhǔn)化”設(shè)計(jì)。這正是哈工大先步機(jī)器人的研發(fā)思路。據(jù)繆建偉介紹，哈工大先步機(jī)器人由凸輪驅(qū)動(dòng)抓取機(jī)器人、輸送模塊、機(jī)架模塊、電控箱、平臺(tái)軟件5大部分組成，抽象出不針對(duì)裝配對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，軟硬件、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化率超過70%，只剩下30%的針對(duì)裝配對(duì)象的“非標(biāo)”工作。
在實(shí)際應(yīng)用中，“標(biāo)準(zhǔn)化”設(shè)計(jì)的哈工大先步機(jī)器人表現(xiàn)出了傳統(tǒng)“非標(biāo)”設(shè)計(jì)所沒有的優(yōu)越性。
首先是在裝配速度上。一般一臺(tái)單臂多軸機(jī)器人相當(dāng)于一只手，只能同時(shí)執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作，而哈工大先步機(jī)器人是個(gè)“千手觀音”，可以根據(jù)需要裝配的零件數(shù)和工程的復(fù)雜性裝無窮多的“手”?？娊▊ケ硎荆粋€(gè)需要7-10個(gè)人才能完成的溫控器零件裝配，哈工大先步機(jī)器人可以憑一己之力獨(dú)立完成。
其次是精確度。“哈工大先步機(jī)器人是標(biāo)準(zhǔn)化、模式化運(yùn)作的，所以設(shè)定完成后，它點(diǎn)到點(diǎn)之間的裝配誤差就很小，也就是說它不僅高效，能節(jié)省大量人工成本，而且精確度很高，誤差不會(huì)超過半根頭發(fā)絲大小，可以說基本無誤差。” 繆建偉說。
此外，哈工大先步機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在企業(yè)最關(guān)心的投入效益上?？娊▊ソ榻B，傳統(tǒng)六軸機(jī)器人造價(jià)貴，而哈工大先步機(jī)器人利用的則是原始的凸輪技術(shù)，造價(jià)低，安裝、調(diào)試、維護(hù)也簡(jiǎn)單，這就大大降低了企業(yè)智能化改造的成本。同時(shí)，歸功于其模塊化設(shè)計(jì)賦予的高度柔性，企業(yè)能輕松改裝與擴(kuò)充，以應(yīng)對(duì)瞬息萬變的市場(chǎng)情況。
技術(shù)賦能，獲得先發(fā)優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)裝配技術(shù)之所以難有突破，在于其改進(jìn)難點(diǎn)重重。而這樣一臺(tái)在速度、精確度、效益上都可圈可點(diǎn)的裝配平臺(tái)得以問世，依賴于研發(fā)團(tuán)隊(duì)過硬的實(shí)力。據(jù)繆建偉介紹，哈工大先步機(jī)器人的研究成功得力于先步信息 16年航天軍工的技術(shù)沉淀。作為國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)、重點(diǎn)軟件企業(yè)的先步信息，擁有國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家、國(guó)家 863 計(jì)劃專家團(tuán)隊(duì)。
繆建偉表示，這臺(tái)機(jī)器人的技術(shù)在全球范圍內(nèi)都是領(lǐng)先，并且是全國(guó)首個(gè)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化裝配平臺(tái)，它的原創(chuàng)靈感則來自于古老的紡織機(jī)。 “凸輪技術(shù)在幾千年就有了，這個(gè)機(jī)器人是利用最古老的原理，加入了最先進(jìn)的技術(shù)，來為工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)提供最經(jīng)濟(jì)的自動(dòng)化解決方案，尤其是對(duì)于小型化的作坊和工廠，更高效和現(xiàn)實(shí)。” 繆建偉說。
據(jù)悉，這臺(tái)先步機(jī)器人目前正在申請(qǐng)專利合計(jì)130件，其中發(fā)明50件、實(shí)用新型70件、外觀2件。目前已授權(quán)40件。
自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)為哈工大先步機(jī)器人的品牌口碑提供了有力支撐，幫助其在裝配自動(dòng)化市場(chǎng)上獲得了顯著優(yōu)勢(shì)。目前，這個(gè)機(jī)器人在手機(jī)電子行業(yè)的應(yīng)用已初見成效，以后將運(yùn)用于醫(yī)療、新能源等領(lǐng)域。“我們將通過行業(yè)解決方案的調(diào)整適配不斷拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域。” 繆建偉介紹。
