工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床融合技術(shù)研究

王俊卿 仲建軍

摘 ? 要：隨著智能制造業(yè)時(shí)代的來(lái)臨，裝備的轉(zhuǎn)型升級(jí)勢(shì)在必行，而工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的融合應(yīng)該是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新模式，這種模式是基于市場(chǎng)需求以及計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，同時(shí)有賴于近年來(lái)工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床集成應(yīng)用發(fā)展的速度，所以能否從理論到實(shí)踐進(jìn)行論證，成為非常重要的課題，本文結(jié)合工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，現(xiàn)狀入手，進(jìn)一步分析兩者在不同領(lǐng)域的融合應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人 ?數(shù)控機(jī)床 ?融合技術(shù)

中圖分類號(hào)：THl66 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（a）-0073-02

從工業(yè)機(jī)器人當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，還有許多的要作要做，同時(shí)在機(jī)床集成應(yīng)用的發(fā)展去結(jié)合，通過(guò)建立有效機(jī)制，同時(shí)把科研院所的研究成果與企業(yè)進(jìn)行有效的結(jié)合，加強(qiáng)資源互享與合作。從更深的角度來(lái)看，技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，需要兩個(gè)行業(yè)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(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，并形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的合力，這都需要時(shí)間。

1 ?工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床融合技術(shù)研究的基礎(chǔ)

從現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用是必然的趨勢(shì)。有兩個(gè)部分內(nèi)容在這里。第一，在機(jī)床制造過(guò)程中，我們看到目前主要依靠大量的工人的體力以及傳統(tǒng)的技能。這直接導(dǎo)致生產(chǎn)效率不高但勞動(dòng)強(qiáng)度偏大，而最重要的是本領(lǐng)域技術(shù)人員相當(dāng)?shù)牟蛔?。在這之前機(jī)器人為何沒(méi)有在機(jī)床生產(chǎn)中得到應(yīng)用，這個(gè)是有原因的，主要是二個(gè)方面。一是我國(guó)沒(méi)有自主研發(fā)能力或者說(shuō)自我研發(fā)水平達(dá)不到對(duì)高精密設(shè)備的應(yīng)用，只能通過(guò)進(jìn)口，這樣自然成本就高。二是工業(yè)機(jī)器人目前還僅在一些小眾領(lǐng)域進(jìn)行，比如像攝像攝影設(shè)備、電腦設(shè)備以及汽車(chē)制造和仿真領(lǐng)域和生物科學(xué)等使用。而在機(jī)床等裝備制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用比例偏低，從而不能滿足機(jī)床生產(chǎn)加工的需求，這也是國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)自動(dòng)化程度水平不高的原因所在。第二，機(jī)床的應(yīng)用領(lǐng)域，在對(duì)于機(jī)床的操控上仍然依賴人工來(lái)實(shí)現(xiàn)，雖然數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了一定程度的智能化，但離真正的智能化還是有距離，同時(shí)在教學(xué)方面，這種應(yīng)用領(lǐng)域的落后也導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的落后，不能學(xué)到最為先進(jìn)的專業(yè)技能也不利用我國(guó)后備人才的培養(yǎng)，所以從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)我們必須去實(shí)現(xiàn)兩者的融合才能更好

2 ?工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床兩大產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析

從目前的情況來(lái)綜合分析看，產(chǎn)業(yè)整體水平仍然不高，特別是在數(shù)控機(jī)床等智能化設(shè)備領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不足，從根本上還不能形成核心競(jìng)爭(zhēng)力和核心產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床對(duì)于智能化系統(tǒng)要求比較高，可以說(shuō)是“頭腦”，目前來(lái)看國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，比如掌握了基本的機(jī)械控制功能和數(shù)控傳動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)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(qū)動(dòng)裝置投入生產(chǎn)中，這也保證了在工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床技術(shù)上的創(chuàng)新與進(jìn)步，激發(fā)了工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的初級(jí)生態(tài)，催進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。而結(jié)合國(guó)際的形式和我國(guó)的國(guó)情，數(shù)控系統(tǒng)研制單位、機(jī)床整機(jī)出品單位、應(yīng)用集成商，都先后在不停地嘗試進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，這種由產(chǎn)業(yè)整體所推進(jìn)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)熱。急需政府政策的過(guò)度引導(dǎo)，不然很容易造成“盲目投資”、“產(chǎn)業(yè)投資過(guò)度”等副作用。比如造成產(chǎn)能過(guò)剩、缺乏創(chuàng)新改造、集中在低端同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題，所以這些都是兩者在融合中應(yīng)該考慮的問(wèn)題不然會(huì)把機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶入無(wú)序發(fā)展。這是值得思考的：什么樣的企業(yè)最適合研制工業(yè)機(jī)器人？這是一個(gè)非常好的命題，而這個(gè)命題在筆者看來(lái)就是工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的融合，然后，你需要提高機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的整體素質(zhì)。我國(guó)目前已有十多家數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)先期步入工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，并且在產(chǎn)業(yè)模型的打造上已趨成熟，比如最早的廣州數(shù)控，從規(guī)劃研制工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，到目前為止已走過(guò)12個(gè)年頭。

隨著勞動(dòng)力成本，缺乏技能型人才，高風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)保，高強(qiáng)度作業(yè)的興起，工業(yè)機(jī)器人已被廣泛認(rèn)可，并開(kāi)始逐步在生產(chǎn)領(lǐng)域中使用，也成為社會(huì)關(guān)注的焦熱點(diǎn)。目前政府還在推進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。投入了較大的資金支持，這對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)好的機(jī)遇，利用政策來(lái)完成其技術(shù)改造，同時(shí)加快轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，引入更為高效的作業(yè)能力。同時(shí)針對(duì)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人保有量不大的現(xiàn)狀，自我品牌尚不成熟甚至還在培育中，需要時(shí)間也需要磨練。

3 ?工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床融合發(fā)展的途徑

3.1 加工制造方面

工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的融合需要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

（1）從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)兩者的融合在關(guān)鍵的部件，比如機(jī)器人鑄造、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件等，通過(guò)多方合力來(lái)實(shí)現(xiàn)。從而實(shí)現(xiàn)批量精密制造技術(shù)來(lái)滿足機(jī)器人批量化生產(chǎn)能力和工藝水平的需求。

（2）從工業(yè)機(jī)器人的角度把人工智能技術(shù)以及數(shù)控主板集成能力，通過(guò)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)進(jìn)行相應(yīng)的融合，兩者不僅在技術(shù)上進(jìn)行融合，并通過(guò)終端的資源與他們展開(kāi)合作并積極有效的推廣應(yīng)用機(jī)器人，從而實(shí)現(xiàn)資源的互通互補(bǔ)互助。

（3）加快研發(fā)面向機(jī)床單機(jī)應(yīng)用水平，同時(shí)要加快對(duì)接生產(chǎn)線上下料和零部件搬運(yùn)以及精細(xì)機(jī)械操作功能的自動(dòng)化，同時(shí)在柔性化生產(chǎn)上由工業(yè)機(jī)器人替代，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)整機(jī)零部件的自動(dòng)加工。

（4）有利于加快國(guó)產(chǎn)化工業(yè)機(jī)器人機(jī)械自身的關(guān)鍵零部件的研發(fā)，只有在雙方融合的情況下，才有更好的精力財(cái)力去推動(dòng)兩者融合中關(guān)鍵技術(shù)的自主化。有助于提高我國(guó)高端精密機(jī)械零部件設(shè)計(jì)及加工水平，促進(jìn)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝置與國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用和發(fā)展。

3.2 工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床融合的集成方式分析

我國(guó)在數(shù)控機(jī)床加工應(yīng)用領(lǐng)域，以本土機(jī)床上下料機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的融合應(yīng)用可以說(shuō)是走在了前端。從行業(yè)應(yīng)用層面有了較大改變和進(jìn)步：

第一，工作島，為了使現(xiàn)更好的單對(duì)單聯(lián)動(dòng)機(jī)加、單對(duì)多聯(lián)機(jī)加工，這幾年發(fā)展是快速的。

第二，柔性制造系統(tǒng)（FMS），通過(guò)基于網(wǎng)絡(luò)控制（以太網(wǎng)）的柔性機(jī)加線，得到了充分的利用并應(yīng)用PLC控制平臺(tái)，將多臺(tái)機(jī)器人、多臺(tái)數(shù)控機(jī)床及其輔助設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)組線，按節(jié)拍進(jìn)行有序自動(dòng)生產(chǎn)。

第三，數(shù)字智能車(chē)間，借助智能化工具和軟件來(lái)輔助生產(chǎn)，使整體的智能化水平得到了利用，對(duì)接機(jī)器人技術(shù)應(yīng)該說(shuō)難度不大，而目前在利用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，未來(lái)可能要通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳送和傳感，不僅僅局限在以太網(wǎng)等局域網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)提升物聯(lián)水平和網(wǎng)絡(luò)的高速來(lái)帶動(dòng)生產(chǎn)加工過(guò)程的“無(wú)死角”和信息無(wú)縫對(duì)接，以及在線故障實(shí)時(shí)反饋報(bào)修等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析和無(wú)紙化管理。

第四，智慧信息系統(tǒng)：借助以上智能化車(chē)間布局，基本實(shí)現(xiàn)了操作的無(wú)人化，再加上ERP信息化管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和人工管理的大數(shù)據(jù)化，從而改變傳統(tǒng)生產(chǎn)方式。信息管理系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與各種應(yīng)用對(duì)接的外部的信息系統(tǒng)進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源的高效配置和利用，同時(shí)可更好的管理車(chē)間并借助其平臺(tái)上的即時(shí)通訊系統(tǒng)來(lái)向管理員報(bào)備有關(guān)設(shè)備故障、生產(chǎn)進(jìn)度等信息。

4 ?結(jié)語(yǔ)

工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的融合應(yīng)該說(shuō)是整體產(chǎn)業(yè)鏈的融合，在融合的過(guò)程中要加強(qiáng)雙方的交流溝通和成果的分析，同時(shí)要加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)人員的培養(yǎng)，結(jié)合科研的最新成果來(lái)促進(jìn)兩大產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，這對(duì)于促進(jìn)兩大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是具有積極的意義，同時(shí)也有利于我國(guó)拓寬其他領(lǐng)域的視野，能更好地參與到國(guó)際的競(jìng)爭(zhēng)中去，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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