工業機器人與數控機床融合技術研究

王俊卿 仲建軍

摘 ? 要：隨著智能制造業時代的來臨，裝備的轉型升級勢在必行，而工業機器人與數控機床的融合應該是產業發展的新模式，這種模式是基于市場需求以及計算機科學的發展，同時有賴于近年來工業機器人與數控機床集成應用發展的速度，所以能否從理論到實踐進行論證，成為非常重要的課題，本文結合工業機器人和數控機床的特點，現狀入手，進一步分析兩者在不同領域的融合應用。

關鍵詞：工業機器人 ?數控機床 ?融合技術

中圖分類號：THl66 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（a）-0073-02

從工業機器人當前的發展現狀來看，還有許多的要作要做，同時在機床集成應用的發展去結合，通過建立有效機制，同時把科研院所的研究成果與企業進行有效的結合，加強資源互享與合作。從更深的角度來看，技術規范和標準，需要兩個行業的整合之后成立什么樣的模式;這同樣是非常重要的課題，而從資源整合、資源共享到優勢互補，并形成產業發展的合力，這都需要時間。

1 ?工業機器人與數控機床融合技術研究的基礎

從現代工業發展來看，工業機器人的廣泛應用是必然的趨勢。有兩個部分內容在這里。第一，在機床制造過程中，我們看到目前主要依靠大量的工人的體力以及傳統的技能。這直接導致生產效率不高但勞動強度偏大，而最重要的是本領域技術人員相當的不足。在這之前機器人為何沒有在機床生產中得到應用，這個是有原因的，主要是二個方面。一是我國沒有自主研發能力或者說自我研發水平達不到對高精密設備的應用，只能通過進口，這樣自然成本就高。二是工業機器人目前還僅在一些小眾領域進行，比如像攝像攝影設備、電腦設備以及汽車制造和仿真領域和生物科學等使用。而在機床等裝備制造業領域應用比例偏低，從而不能滿足機床生產加工的需求，這也是國內機床行業自動化程度水平不高的原因所在。第二，機床的應用領域，在對于機床的操控上仍然依賴人工來實現，雖然數控機床實現了一定程度的智能化，但離真正的智能化還是有距離，同時在教學方面，這種應用領域的落后也導致學生學習的落后，不能學到最為先進的專業技能也不利用我國后備人才的培養，所以從這個角度來說我們必須去實現兩者的融合才能更好

2 ?工業機器人與數控機床兩大產業現狀分析

從目前的情況來綜合分析看，產業整體水平仍然不高，特別是在數控機床等智能化設備領域的國際競爭力不足，從根本上還不能形成核心競爭力和核心產品。數控機床對于智能化系統要求比較高，可以說是“頭腦”，目前來看國產數控系統有了長足的進步，比如掌握了基本的機械控制功能和數控傳動系統，同時通過努力研制，也推出了一批高性能、高附加值的大功率的伺服驅動裝置投入生產中，這也保證了在工業機器人與數控機床技術上的創新與進步，激發了工業機器人產業的初級生態，催進了產業的整體發展。而結合國際的形式和我國的國情，數控系統研制單位、機床整機出品單位、應用集成商，都先后在不停地嘗試進入工業機器人領域，這種由產業整體所推進的機器人產業熱。急需政府政策的過度引導，不然很容易造成“盲目投資”、“產業投資過度”等副作用。比如造成產能過剩、缺乏創新改造、集中在低端同質化競爭等問題，所以這些都是兩者在融合中應該考慮的問題不然會把機器人產業帶入無序發展。這是值得思考的：什么樣的企業最適合研制工業機器人？這是一個非常好的命題，而這個命題在筆者看來就是工業機器人與數控機床的融合，然后，你需要提高機器人產業的整體素質。我國目前已有十多家數控系統企業先期步入工業機器人產業，并且在產業模型的打造上已趨成熟，比如最早的廣州數控，從規劃研制工業機器人產業，到目前為止已走過12個年頭。

隨著勞動力成本，缺乏技能型人才，高風險的環保，高強度作業的興起，工業機器人已被廣泛認可，并開始逐步在生產領域中使用，也成為社會關注的焦熱點。目前政府還在推進產業轉型升級。投入了較大的資金支持，這對于企業來說是一個好的機遇，利用政策來完成其技術改造，同時加快轉變生產方式，引入更為高效的作業能力。同時針對我國工業機器人保有量不大的現狀，自我品牌尚不成熟甚至還在培育中，需要時間也需要磨練。

3 ?工業機器人與數控機床融合發展的途徑

3.1 加工制造方面

工業機器人與數控機床的融合需要實現以下目標：

（1）從技術的角度來說兩者的融合在關鍵的部件，比如機器人鑄造、控制系統的結構件等，通過多方合力來實現。從而實現批量精密制造技術來滿足機器人批量化生產能力和工藝水平的需求。

（2）從工業機器人的角度把人工智能技術以及數控主板集成能力，通過數控機床產業進行相應的融合，兩者不僅在技術上進行融合，并通過終端的資源與他們展開合作并積極有效的推廣應用機器人，從而實現資源的互通互補互助。

（3）加快研發面向機床單機應用水平，同時要加快對接生產線上下料和零部件搬運以及精細機械操作功能的自動化，同時在柔性化生產上由工業機器人替代，只有這樣才能實現整機零部件的自動加工。

（4）有利于加快國產化工業機器人機械自身的關鍵零部件的研發，只有在雙方融合的情況下，才有更好的精力財力去推動兩者融合中關鍵技術的自主化。有助于提高我國高端精密機械零部件設計及加工水平，促進國產數控裝置與國產數控機床的應用和發展。

3.2 工業機器人與數控機床融合的集成方式分析

我國在數控機床加工應用領域，以本土機床上下料機器人與數控機床的融合應用可以說是走在了前端。從行業應用層面有了較大改變和進步：

第一，工作島，為了使現更好的單對單聯動機加、單對多聯機加工，這幾年發展是快速的。

第二，柔性制造系統（FMS），通過基于網絡控制（以太網）的柔性機加線，得到了充分的利用并應用PLC控制平臺，將多臺機器人、多臺數控機床及其輔助設備進行聯網組線，按節拍進行有序自動生產。

第三，數字智能車間，借助智能化工具和軟件來輔助生產，使整體的智能化水平得到了利用，對接機器人技術應該說難度不大，而目前在利用的物聯網技術，未來可能要通過5G網絡來實現信息的傳送和傳感，不僅僅局限在以太網等局域網絡。通過提升物聯水平和網絡的高速來帶動生產加工過程的“無死角”和信息無縫對接，以及在線故障實時反饋報修等，同時實現大數據分析和無紙化管理。

第四，智慧信息系統：借助以上智能化車間布局，基本實現了操作的無人化，再加上ERP信息化管理系統，可以實現生產和人工管理的大數據化，從而改變傳統生產方式。信息管理系統形成數據庫，通過網絡與各種應用對接的外部的信息系統進行連接，從而實現企業資源的高效配置和利用，同時可更好的管理車間并借助其平臺上的即時通訊系統來向管理員報備有關設備故障、生產進度等信息。

4 ?結語

工業機器人與數控機床的融合應該說是整體產業鏈的融合，在融合的過程中要加強雙方的交流溝通和成果的分析，同時要加強相關技術人員的培養，結合科研的最新成果來促進兩大產業的融合發展，這對于促進兩大產業的發展是具有積極的意義，同時也有利于我國拓寬其他領域的視野，能更好地參與到國際的競爭中去，實現產業的優勢和核心競爭力。

參考文獻

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