李祥亮

【摘 ?要】機(jī)器人和人工智能的快速發(fā)展，使得工廠的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)更加的優(yōu)化，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量大大提高。未來(lái)的生產(chǎn)線將由大型復(fù)雜系統(tǒng)逐漸向低成本、精確可靠、方便管理、小型化、單元化、精細(xì)化方向發(fā)展。本文主要概述了柔性智能生產(chǎn)線的技術(shù)發(fā)展、國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀和技術(shù)說(shuō)明，并提出了未來(lái)柔性智能生產(chǎn)線的發(fā)展方向，對(duì)未來(lái)研究發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】柔性;機(jī)器人

一、柔性智能生產(chǎn)線簡(jiǎn)述

柔性制造技術(shù)大約在上世紀(jì)70年代末走出實(shí)驗(yàn)室，成為一些先進(jìn)生產(chǎn)線上的主力設(shè)備，加之各種數(shù)控加工機(jī)床發(fā)展迅猛，尤其是以數(shù)控加工為主的柔性加工技術(shù)的發(fā)展更為迅速，并掀起了一番熱潮，由于具有多品種、多功能性的特點(diǎn)，在制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛的關(guān)注和適用。

二、柔性智能生產(chǎn)線的技術(shù)發(fā)展

對(duì)于傳統(tǒng)的生產(chǎn)線而言，均是類(lèi)似于滾筒線形成輸送線的主線，或是以輸送帶作為輸送線的主線，將工件在主線上流動(dòng)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)流水化作業(yè)，大眾的目光主要在生產(chǎn)線的分析、規(guī)劃以及設(shè)計(jì)上，并沒(méi)有考慮技術(shù)上的合理性、可靠性、生產(chǎn)質(zhì)量以及效率;尤其當(dāng)加工工序較多時(shí)，場(chǎng)地需求特別大，且一旦整個(gè)生產(chǎn)線布置好后，通過(guò)若干次改造生產(chǎn)線上的設(shè)備，才能滿足要求，且很難遷移整條生產(chǎn)線，改造成本需要花費(fèi)巨額財(cái)力支持。另外，整個(gè)生產(chǎn)線不能自由的銜接，增加或者減少其中一個(gè)加工工位，或者調(diào)整工序都比較困難，便利性不夠，尤其是在產(chǎn)品的零部件眾多，裝配復(fù)雜情況下，傳統(tǒng)的生產(chǎn)線只能裝配一種產(chǎn)品，如果需要在一條生產(chǎn)線裝配多種產(chǎn)品，傳統(tǒng)的生產(chǎn)線已不能實(shí)現(xiàn)柔性化制造，最終實(shí)現(xiàn)不了智能化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率也大大降低。

2015年，被譽(yù)為智能機(jī)器人元年，隨著《中國(guó)制造2025》提出，加快機(jī)械、航空、船舶、汽車(chē)、輕工、紡織、食品、電子等行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的智能化改造，提高精準(zhǔn)制造、敏捷制造能力;統(tǒng)籌布局和推動(dòng)智能交通工具、智能工程機(jī)械、服務(wù)機(jī)器人、智能家電、智能照明電器、可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化;其中，尤其提到智能制造的實(shí)現(xiàn)需要工業(yè)機(jī)器人、工業(yè)大數(shù)據(jù)以及人工智能等多個(gè)層次上技術(shù)產(chǎn)品支持;習(xí)近平總書(shū)記也提到“機(jī)器人時(shí)制造業(yè)皇冠頂端的明珠。其研發(fā)、制造、應(yīng)用更是衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的中藥標(biāo)志”。

受政策的鼓勵(lì)和指引，國(guó)內(nèi)各種機(jī)器人公司發(fā)展迅猛，涌現(xiàn)出了許多具有發(fā)展?jié)摿Φ臋C(jī)器人公司，例如沈陽(yáng)新松機(jī)器人、博實(shí)股份、上海機(jī)電、碧桂園旗下的佛山博智林機(jī)器人有限公司等。同時(shí)，由于智能機(jī)器人在制造行業(yè)的廣泛使用，新型柔性智能生產(chǎn)線順應(yīng)時(shí)代要求，再次引起大家的注意，各種各樣的柔性智能生產(chǎn)線應(yīng)運(yùn)而生。

對(duì)于傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線上的工業(yè)機(jī)器人，主要以搬運(yùn)、裝配使用，與自動(dòng)化生產(chǎn)線只能做信號(hào)的對(duì)接處理，且僅針對(duì)每種產(chǎn)品做定制性的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡、機(jī)器人控制程序，不能適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)線的變化。由于現(xiàn)代的自動(dòng)化生產(chǎn)線往往會(huì)有多種類(lèi)、多型號(hào)產(chǎn)品共用生產(chǎn)線的需求，所以運(yùn)用了智能系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化流水線即柔性智能生產(chǎn)線便具有了較大優(yōu)勢(shì)。智能系統(tǒng)充分利用了多種傳感器，其中包括接觸式和非接觸式傳感器，采用非接觸檢測(cè)方式進(jìn)行物體定位和信息采集，并能夠通過(guò)各種算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)傳遞給工業(yè)機(jī)器人，而工業(yè)機(jī)器人搭載了各種控制系統(tǒng)，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)做出路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人的智能化控制;加之，工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)線上的優(yōu)化配置，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線就能智能的根據(jù)產(chǎn)品種類(lèi)進(jìn)行工作流程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，也就實(shí)現(xiàn)了柔性智能生產(chǎn)的需求。

三、柔性智能生產(chǎn)線的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀和技術(shù)說(shuō)明

目前的很多工業(yè)機(jī)器人設(shè)備僅僅局限于工作站的形式，而自動(dòng)化研究設(shè)備也局限在電氣及自動(dòng)化技術(shù)的研究方向，很多科研人員對(duì)工業(yè)機(jī)器人及智能柔性生產(chǎn)線的結(jié)合沒(méi)有很好的基礎(chǔ)，也沒(méi)有很好的科研設(shè)備，難以對(duì)科研項(xiàng)目進(jìn)行有效開(kāi)展。經(jīng)過(guò)多年潛心研究和技術(shù)積累，目前我國(guó)的柔性智能生產(chǎn)線有了一定的發(fā)展。

蘇州博實(shí)機(jī)器人技術(shù)有限公司在柔性制造物流系統(tǒng)上更加注重機(jī)電系統(tǒng)全面開(kāi)放，完全模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際自動(dòng)化生產(chǎn)線操作過(guò)程，同時(shí)具有模塊化和高柔性的特點(diǎn)，可快速適應(yīng)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。安徽江淮汽車(chē)股份有限公司設(shè)計(jì)了一種汽車(chē)側(cè)圍柔性生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了多車(chē)型側(cè)圍共線柔性生產(chǎn)，節(jié)約了多線生產(chǎn)的占地空間以及生產(chǎn)維護(hù)及管理成本，可以用于多種車(chē)型側(cè)圍生產(chǎn)，改變了傳統(tǒng)單一車(chē)型的生產(chǎn)模式。山東非凡智能科技有限公司設(shè)計(jì)了一種智能移動(dòng)式加工流水線，通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)移動(dòng)式作業(yè)平臺(tái)，作業(yè)平臺(tái)按加工流水線的工藝流程進(jìn)行1-n個(gè)排序，n的數(shù)量與工序的數(shù)量對(duì)應(yīng)，作業(yè)平臺(tái)按工藝流程的順序預(yù)先設(shè)定其行走路徑讓其自行達(dá)到指定工位。通過(guò)該設(shè)計(jì)，無(wú)需對(duì)工廠進(jìn)行基建，更大程度地實(shí)現(xiàn)了流水線的靈活性，可根據(jù)實(shí)際使用情況隨意進(jìn)行工位調(diào)整。廈門(mén)攸信信息技術(shù)有限公司研制了一種數(shù)碼產(chǎn)品全自動(dòng)化裝配的柔性實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，通過(guò)在廠房?jī)?nèi)設(shè)置攝像頭、多個(gè)裝配區(qū)、多個(gè)迷你機(jī)器人和控制系統(tǒng);工作時(shí)，控制系統(tǒng)調(diào)度相應(yīng)裝配步驟的迷你機(jī)器人前往相應(yīng)的裝配區(qū)進(jìn)行裝配。該生產(chǎn)線通過(guò)對(duì)迷你機(jī)器人的靈活組合，可以有效的應(yīng)對(duì)柔性生產(chǎn)中的需求變更，完成不同的工作任務(wù)，充分有效地利用廠房空間。于濤等人研制了一種六軸工業(yè)機(jī)器人與智能視覺(jué)柔性線裝置，其以現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線的實(shí)際需求及智能化應(yīng)用特點(diǎn)為依據(jù)，集機(jī)器人、智能視覺(jué)、電氣自動(dòng)化控制技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)了六軸工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用下的智能視覺(jué)柔性線。黃華等人通過(guò)在生產(chǎn)線上設(shè)置柔性工作臺(tái)，在柔性工作臺(tái)的兩端分別設(shè)有起落式平臺(tái)，其中一個(gè)起落式平臺(tái)的側(cè)部設(shè)有出料臺(tái)，該柔性工作臺(tái)的前后兩側(cè)分別設(shè)有多個(gè)能夠裝配產(chǎn)品的裝配機(jī)器人，通過(guò)設(shè)置出料斜面，以使得落料更加的順暢，它解決了在自動(dòng)化生產(chǎn)線中不能夠在傳動(dòng)帶上直接對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裝配加工的技術(shù)難題。

四、柔性智能生產(chǎn)線的展望

由大型復(fù)雜系統(tǒng)逐漸向低成本、精確可靠、方便管理、靈活性小型化、單元化、精細(xì)化方向發(fā)展;軟、硬件兼顧，采用人工智能在未來(lái)的柔性制造中將發(fā)揮日趨重要的作用，柔性制造逐漸向智能自動(dòng)化方向?qū)⑹且环N主要趨勢(shì)。

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（作者單位：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作廣東中心）