機(jī)器人數(shù)字化車間工業(yè)智能制造新模式探討

朱驥

【摘要】如今，越來(lái)越多的企業(yè)選擇將機(jī)器人引進(jìn)工廠，采用自動(dòng)化生產(chǎn)手段，進(jìn)行大規(guī)模的智能加工。這種新型模式就是機(jī)器人數(shù)字化車間工業(yè)智能制造模式。這種模式是一項(xiàng)促進(jìn)工業(yè)制造模式變革的重要助推力量。針對(duì)其在行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的重要性，本文將立足與分析這一新型模式的運(yùn)作機(jī)制，以為工業(yè)制造行業(yè)提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】機(jī)器人;數(shù)字化車間;工業(yè)智能

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，社會(huì)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的效率和安全性要求也相應(yīng)提高。市場(chǎng)的高需求亟待企業(yè)提高生產(chǎn)效率，滿足人們生活需求。傳統(tǒng)以人工為主要生產(chǎn)力的工廠顯然不能滿足這一要求。于是，大量企業(yè)選擇用機(jī)器人替換人工，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能生產(chǎn)。這種以機(jī)器人為主的數(shù)字化車間生產(chǎn)模式生產(chǎn)效率及安全性能高，避免了傳統(tǒng)車間生產(chǎn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)智能制造。未來(lái)，這種機(jī)器人數(shù)字化車間必將成為工業(yè)智能制造模式的主流模式，工廠積極學(xué)習(xí)、分析和掌握這種新型生產(chǎn)模式，將會(huì)有利于工廠自身發(fā)展，提高我國(guó)制造業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)水平。

1. 工業(yè)智能制造內(nèi)涵

工業(yè)智能制造是指工廠生產(chǎn)以機(jī)器人為主，進(jìn)行智能化生產(chǎn)的模式。在過(guò)去，機(jī)器人在工廠中的運(yùn)用范圍比較狹窄，機(jī)器人一般在工廠中負(fù)責(zé)粉刷等勞動(dòng)強(qiáng)度大且對(duì)身體傷害度高的工作。但伴隨著機(jī)器人制造技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)以及技術(shù)的成熟，機(jī)器人已經(jīng)具備關(guān)節(jié)識(shí)別系統(tǒng)和視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)，能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行精準(zhǔn)的運(yùn)算，其應(yīng)用范圍也變得越來(lái)越廣泛。在眾多應(yīng)用中，當(dāng)屬數(shù)字化車間為典范。現(xiàn)下許多數(shù)字化車間使用了大量的智能設(shè)備，并配對(duì)了大量的機(jī)器人，以此來(lái)進(jìn)行日常的生產(chǎn)工作。機(jī)器人為主的數(shù)字車間大大提高了生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)周期，為工業(yè)智能制造注入了新的內(nèi)涵。

2. 機(jī)器人數(shù)字化車間工業(yè)智能制造新模式

探究機(jī)器人數(shù)字化車間工業(yè)智能制造的新模式，需要對(duì)此種類型的數(shù)字車間運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的分析與理解。

2.1 生產(chǎn)線

在機(jī)器人數(shù)字化車間中，生產(chǎn)線上裝有上下料系統(tǒng)，機(jī)器人身上裝有上料和下料的手抓，依據(jù)“一對(duì)二”或“一對(duì)三”等方式，在數(shù)控系統(tǒng)下，機(jī)器人對(duì)自己工作范圍內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)化上下料，多個(gè)生產(chǎn)線組合，從而完成一組生產(chǎn)流程。

2.2 物料運(yùn)送

在機(jī)器人數(shù)字化車間中，AGV物料系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與流水線、機(jī)床等環(huán)節(jié)對(duì)接的主要系統(tǒng)。AGV物料系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制是采用激光等進(jìn)行引導(dǎo)，利用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。并且，在物料運(yùn)送過(guò)程中，各貨位裝有傳感器，能夠幫助檢測(cè)各貨位是否完成運(yùn)送。另外，為了避免碰撞，各運(yùn)送設(shè)備裝有防碰撞保護(hù)裝置。防碰撞保護(hù)裝置實(shí)際上就是“剎車”機(jī)制，一旦發(fā)生碰撞，就會(huì)自動(dòng)強(qiáng)停運(yùn)送。

2.3 倉(cāng)庫(kù)管理

機(jī)器人數(shù)字化車間中各立體倉(cāng)庫(kù)裝有定位裝置以及傳感裝置。借助定位裝置，機(jī)器人可以準(zhǔn)確地將貨物進(jìn)行投放和放置;借助傳感裝置，機(jī)器人可以判斷倉(cāng)位是否空置。在數(shù)字控制下，一些半成品、毛坯等可以保管在倉(cāng)庫(kù)相應(yīng)位置中，在機(jī)器人放置時(shí)，產(chǎn)品和毛坯的基本信息同時(shí)完成記錄，以便于管理人員的調(diào)運(yùn)查看。另外，堆垛機(jī)是倉(cāng)庫(kù)管理的重要構(gòu)成部分。倉(cāng)庫(kù)管理中，堆垛機(jī)可以進(jìn)行直線導(dǎo)向和軸向驅(qū)動(dòng)，機(jī)器人以堆垛機(jī)設(shè)置的直向軸向路線，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。

2.4 車間控制

在機(jī)器人數(shù)字化車間中，對(duì)車間進(jìn)行整體控制十分重要。機(jī)器人數(shù)字化車間設(shè)置了整體控制系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)下，車間內(nèi)各信息才能實(shí)現(xiàn)共享以及有效互達(dá)。控制系統(tǒng)不僅對(duì)車間整體起控制作用，還在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中起到監(jiān)督、信息互達(dá)等作用。比如，控制系統(tǒng)可以在倉(cāng)庫(kù)管理中幫助機(jī)器人利用觸摸屏控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)線的通信;可以根據(jù)不同用戶限開(kāi)設(shè)不同的權(quán)限。另外，控制系統(tǒng)還能在機(jī)器人數(shù)字化車間某單元出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)彈出提示信息，并且設(shè)有相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)，提醒工作人員及時(shí)維修。

2.5 安全防護(hù)

為了保證機(jī)器人數(shù)字化車間安全生產(chǎn)，車間還設(shè)有全面的安全防護(hù)機(jī)制。安全防御機(jī)制在多方面均有表現(xiàn)：第一，保證機(jī)器人完成工作后回到零點(diǎn)位置。機(jī)器人受數(shù)控系統(tǒng)控制，機(jī)器人完成零件加工后將會(huì)自行回到零點(diǎn)位置。另外，受數(shù)控系統(tǒng)控制的機(jī)器人還能避免在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生碰撞。第二，在防護(hù)網(wǎng)內(nèi)檢修機(jī)器人。車間對(duì)定期檢查機(jī)器人是否出現(xiàn)故障，排除危險(xiǎn)因素。這項(xiàng)工作將在防護(hù)網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行，從而確保了車間的安全。第三，數(shù)控系統(tǒng)采用示教方式進(jìn)行編碼，能夠自行完成程序驗(yàn)證。第四，安全防護(hù)系統(tǒng)裝有緊急報(bào)警裝置以及急停按鈕，一旦發(fā)生異常，車間將現(xiàn)蜂鳴聲，車間人員可以使用急停按鈕緊急停止車間所有工作。

3. 結(jié)語(yǔ)

機(jī)器人數(shù)字化車間的全部工作流程都是比較智能化，除去必要的人工管理，幾乎所有工作由機(jī)器人完成。從上訴的分析中，我們可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人數(shù)字化車間的生產(chǎn)線、物料運(yùn)送、倉(cāng)庫(kù)管理、車間控制以及安全防護(hù)都運(yùn)用了智能化技術(shù)，從而進(jìn)行精準(zhǔn)、高效、安全的生產(chǎn)工作。以機(jī)器人為主的數(shù)字化車間工業(yè)智能制造減少了生產(chǎn)成本，人工成本，而且還提高了生產(chǎn)效率與質(zhì)量，保障了生產(chǎn)安全，應(yīng)用推廣價(jià)值高。并且，機(jī)器人數(shù)字化車間工業(yè)智能制造模式是對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的革新，是促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)制造模式轉(zhuǎn)變的有利推手。因此，我們有道理相信，機(jī)器人數(shù)字化車間工業(yè)智能制造的發(fā)展前景將會(huì)大好。在未來(lái)，這種新型工業(yè)制造模式將會(huì)成為工廠生產(chǎn)的主要模式。

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