淺談機器人數字化車間工業智能制造的新模式

摘 要：近年來，越來越多的生產加工制造公司開始進行機器人、自動化生產線等各種業務的整合，以完成機器人數字化車間的打造，從而滿足工業智能制造的改革發展需求。基于這種情況，本文對機器人數字化車間工業智能制造的新模式展開了分析，從而為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：機器人；數字化車間；工業智能制造；新模式

引言：隨著科學技術的發展，人們對車間生產也提出了更高的效率和安全性要求。而機器人數字化車間的出現，則能使傳統加工生產存在的費時、費力問題得到解決，從而滿足現代車間的生產加工要求。所以在該種趨勢下，機器人數字化車間將成為工業智能制造的新模式。加強對該種模式的分析，則能更好的實現工業生產的自動化發展。

1工業智能制造的概念

所謂的工業智能制造，其實就是以工業機器人為核心的自動化制造模式。而工業機器人不僅能夠實現視覺識別和關節活動，還能實現精確計算等多種功能，所以可以在工業生產中代替人，從而使產品競爭力得到提升。在過去較長的時間里，機器人只用于噴漆、粉塵等具有較大勞動強度或身體危害性的行業。但隨著智能裝備的普及應用，工業機器人的應用已經逐步進入高潮階段，價格在逐步降低，技術則逐步成熟。而在工業智能制造領域，智能數字化加工車間為典型代表，其使用了大量的智能裝備，能夠使工業生產中的不確定性得到降低，因此能夠使工業生產可靠性和功率得到提高，并有效縮短產品生產周期，進而為工業智能制造帶來了新的科技革命。

2機器人數字化車間工業智能制造的新模式

機器人數字化車間的出現，在某種程度上實現了對智能設備、信息技術和機器人的融合，所以為工業智能制造提供了全新的生產模式。為研究該種模式，還要對該模式下的工業智能制造的各個環節進行分析。

2.1生產線分析

在機器人數字化車間中，按照生產方式，可以采用“一對二”、“一對三”等方式進行機器人布局，從而完成自動化生產線的構建。在該條生產線上，多臺機臺由多個機器人操控，機器人上裝有取料和下料手爪，能夠用于自動化上下料[1]。以數控加工為例，利用機器人上下料系統，可以完成盤料、電機端蓋等零件的連續加工，并且能夠實現一天三班運行，繼而實現對坯料的連續加工生產，能夠使產線生產效率得到提高，同時也能使工人勞動強度得到減輕。

2.2物料運送

在機器人數字化車間中，物料運送可以利用AGV物料系統實現。通過采用激光引導，并利用步進電機進行驅動，則能實現流水線、機床和機器人等環節的對接，以實現物料的及時運送。而在物料運送系統前后，裝配有碰撞保護裝置，一旦發生碰撞就會立即停車。在各貨位，則裝有傳感器，能夠完成貨物裝載狀態的檢測。目前，系統主要利用PLC實現編程控制，并且能夠與機器人和有關設備進行實時通訊，也能利用工作警示燈和顯示觸摸屏進行有關信息的顯示。

2.3倉庫管理

在機器人數字化車間中，擁有由萬能角鋼構成的立體倉庫，可以利用其中的定位裝置進行貨物管理，確保托盤能夠在貨架準確就位。同時，各倉位安裝有傳感器，能夠判定倉位是否為空。在數控加工方面，倉位可用于存儲各種機械加工毛坯、成品和半成品等，并完成物料信息記錄，可供倉庫管理人員隨時調用。在整個倉庫中，以堆垛機為核心，能夠在貨物搬運上實現全自動化操作[2]。從結構組成上來看，堆垛機由提升機構、電氣控制系統、載貨臺和行走機構等多個機構構成，能夠以直線導軌為導向，并在伺服電機驅動下獲得軸向驅動，同時也能實現精確定位。

2.4車間控制

在機器人數字化車間中，需要利用控制系統完成整線控制，以確保車間設備與外部設備能夠實現有效通信。利用該系統，還能對生產線運行、產品生產情況等內容進行監控，并且為不同用戶提供不同的權限。在系統控制下，生產線和立體倉庫都可以利用觸摸屏控制臺完成相互通信。而各控制臺則能實現相互通信，并進行有關信息的顯示。所以在工業生產過程中，一旦有生產單元出現問題，其他控制臺也會顯示有關信息，并采用聲光報警方式提醒管理人員。根據顯示的工況信息，管理人員則可以及時排除故障，并對設備進行復位操作，以消除報警。登錄系統，用戶則可以獲得生產線產量和故障日志等信息，而用戶的登錄時間和操作信息則會被記錄下來。

2.5數字化設計

在機器人數字化車間中，車間可以利用數字化設計單元完成零部件的設計。比如在數控加工車間中，就可以完成定子、轉子、齒輪等各種零部件的設計，然后利用DNC與數控系統完成信息交互。在此基礎上，數控系統則可以完成零部件加工工藝的規劃設計，并完成數控編程，以獲得NC代碼。利用得到的代碼進行數控加工模擬仿真，則可以完成對整個制造生產流程的仿真分析，以確定各個環節設計的合理性。在通過仿真驗證后，確保產品加工、制造和裝備能夠順利進行，則可以將產品投入到生產制造環節[3]。在整個過程中，系統會利用信息管理單元完成生產加工各環節的信息收集和數據的統計分析，以確定設計的合理性和可靠性。

2.6安全防護

在機器人數字化車間工作的過程中，還要通過安全防護系統對車間進行管理，以免車間出現安全生產問題。首先，在對車間機器人進行檢修時，為確保車間生產安全，需在防護網內使用專用鑰匙進行檢修。而只要將鑰匙取下，機器人機會自動下電，并得到多級串連保護。為確保整線安全，系統還進行了安全光柵的配置，利用光柵將生產線與機械手分離開來。其次，為避免機械人在生產過程中發生碰撞，系統利用高可靠數控系統進行機器人控制，能夠確保機械人在完成零件加工后完成自身位置檢測，并回到零點位置。同時，機械人帶有絕對值編碼器，其不僅分辨率較高，還配有抱閘，能夠為機械人提供安全保障[4]。在數控編程方面，則采用了示教方式，能夠完成運行程序的自動驗證。此外，系統帶有蜂鳴器和急停按鈕等應急防護裝置，能夠為車間生產提供全面的安全防護。

結論：通過分析可以發現，利用機器人數字化車間進行工業智能制造，能夠實現對工業制造的全過程控制，并且能夠使產品制造成本和周期得到降低，同時使產品生產質量和效率得到提高，所以能夠更好的滿足工業智能制造需求。因此，相信隨著相關技術的發展，機器人數字化車間必將引領新的工業科技革命，促使工業智能制造完成模式的轉變。

參考文獻：

[1]小聶. 機器人引發工業智能制造新模式——來自新松機器人自動化股份有限公司的報道[J]. 中國設備工程，2015，10：32-35.

[2]楊海成. 全面認識互聯網+，大力推進智能制造[J]. 機器人技術與應用，2015，04：12-14.

[3]隋少春，牟文平，龔清洪等. 數字化車間及航空智能制造實踐[J]. 航空制造技術，2017，07：46-50.

[4]牛祿青. 智造先鋒 工業機器人盛宴[J]. 新經濟導刊，2015，09：10-17.

作者簡介：

黃聰（1989.9——）男，廣西柳州人，本科，柳州市第一職業技術學校，職稱：助理工程師，研究方向：電氣自動化或工業機器人。