浅谈机器人数字化车间工业智能制造的新模式

摘 要：近年来，越来越多的生产加工制造公司开始进行机器人、自动化生产线等各种业务的整合，以完成机器人数字化车间的打造，从而满足工业智能制造的改革发展需求。基于这种情况，本文对机器人数字化车间工业智能制造的新模式展开了分析，从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：机器人；数字化车间；工业智能制造；新模式

引言：随着科学技术的发展，人们对车间生产也提出了更高的效率和安全性要求。而机器人数字化车间的出现，则能使传统加工生产存在的费时、费力问题得到解决，从而满足现代车间的生产加工要求。所以在该种趋势下，机器人数字化车间将成为工业智能制造的新模式。加强对该种模式的分析，则能更好的实现工业生产的自动化发展。

1工业智能制造的概念

所谓的工业智能制造，其实就是以工业机器人为核心的自动化制造模式。而工业机器人不仅能够实现视觉识别和关节活动，还能实现精确计算等多种功能，所以可以在工业生产中代替人，从而使产品竞争力得到提升。在过去较长的时间里，机器人只用于喷漆、粉尘等具有较大劳动强度或身体危害性的行业。但随着智能装备的普及应用，工业机器人的应用已经逐步进入高潮阶段，价格在逐步降低，技术则逐步成熟。而在工业智能制造领域，智能数字化加工车间为典型代表，其使用了大量的智能装备，能够使工业生产中的不确定性得到降低，因此能够使工业生产可靠性和功率得到提高，并有效缩短产品生产周期，进而为工业智能制造带来了新的科技革命。

2机器人数字化车间工业智能制造的新模式

机器人数字化车间的出现，在某种程度上实现了对智能设备、信息技术和机器人的融合，所以为工业智能制造提供了全新的生产模式。为研究该种模式，还要对该模式下的工业智能制造的各个环节进行分析。

2.1生产线分析

在机器人数字化车间中，按照生产方式，可以采用“一对二”、“一对三”等方式进行机器人布局，从而完成自动化生产线的构建。在该条生产线上，多台机台由多个机器人操控，机器人上装有取料和下料手爪，能够用于自动化上下料[1]。以数控加工为例，利用机器人上下料系统，可以完成盘料、电机端盖等零件的连续加工，并且能够实现一天三班运行，继而实现对坯料的连续加工生产，能够使产线生产效率得到提高，同时也能使工人劳动强度得到减轻。

2.2物料运送

在机器人数字化车间中，物料运送可以利用AGV物料系统实现。通过采用激光引导，并利用步进电机进行驱动，则能实现流水线、机床和机器人等环节的对接，以实现物料的及时运送。而在物料运送系统前后，装配有碰撞保护装置，一旦发生碰撞就会立即停车。在各货位，则装有传感器，能够完成货物装载状态的检测。目前，系统主要利用PLC实现编程控制，并且能够与机器人和有关设备进行实时通讯，也能利用工作警示灯和显示触摸屏进行有关信息的显示。

2.3仓库管理

在机器人数字化车间中，拥有由万能角钢构成的立体仓库，可以利用其中的定位装置进行货物管理，确保托盘能够在货架准确就位。同时，各仓位安装有传感器，能够判定仓位是否为空。在数控加工方面，仓位可用于存储各种机械加工毛坯、成品和半成品等，并完成物料信息记录，可供仓库管理人员随时调用。在整个仓库中，以堆垛机为核心，能够在货物搬运上实现全自动化操作[2]。从结构组成上来看，堆垛机由提升机构、电气控制系统、载货台和行走机构等多个机构构成，能够以直线导轨为导向，并在伺服电机驱动下获得轴向驱动，同时也能实现精确定位。

2.4车间控制

在机器人數字化车间中，需要利用控制系统完成整线控制，以确保车间设备与外部设备能够实现有效通信。利用该系统，还能对生产线运行、产品生产情况等内容进行监控，并且为不同用户提供不同的权限。在系统控制下，生产线和立体仓库都可以利用触摸屏控制台完成相互通信。而各控制台则能实现相互通信，并进行有关信息的显示。所以在工业生产过程中，一旦有生产单元出现问题，其他控制台也会显示有关信息，并采用声光报警方式提醒管理人员。根据显示的工况信息，管理人员则可以及时排除故障，并对设备进行复位操作，以消除报警。登录系统，用户则可以获得生产线产量和故障日志等信息，而用户的登录时间和操作信息则会被记录下来。

2.5数字化设计

在机器人数字化车间中，车间可以利用数字化设计单元完成零部件的设计。比如在数控加工车间中，就可以完成定子、转子、齿轮等各种零部件的设计，然后利用DNC与数控系统完成信息交互。在此基础上，数控系统则可以完成零部件加工工艺的规划设计，并完成数控编程，以获得NC代码。利用得到的代码进行数控加工模拟仿真，则可以完成对整个制造生产流程的仿真分析，以确定各个环节设计的合理性。在通过仿真验证后，确保产品加工、制造和装备能够顺利进行，则可以将产品投入到生产制造环节[3]。在整个过程中，系统会利用信息管理单元完成生产加工各环节的信息收集和数据的统计分析，以确定设计的合理性和可靠性。

2.6安全防护

在机器人数字化车间工作的过程中，还要通过安全防护系统对车间进行管理，以免车间出现安全生产问题。首先，在对车间机器人进行检修时，为确保车间生产安全，需在防护网内使用专用钥匙进行检修。而只要将钥匙取下，机器人机会自动下电，并得到多级串连保护。为确保整线安全，系统还进行了安全光栅的配置，利用光栅将生产线与机械手分离开来。其次，为避免机械人在生产过程中发生碰撞，系统利用高可靠数控系统进行机器人控制，能够确保机械人在完成零件加工后完成自身位置检测，并回到零点位置。同时，机械人带有绝对值编码器，其不仅分辨率较高，还配有抱闸，能够为机械人提供安全保障[4]。在数控编程方面，则采用了示教方式，能够完成运行程序的自动验证。此外，系统带有蜂鸣器和急停按钮等应急防护装置，能够为车间生产提供全面的安全防护。

结论：通过分析可以发现，利用机器人数字化车间进行工业智能制造，能够实现对工业制造的全过程控制，并且能够使产品制造成本和周期得到降低，同时使产品生产质量和效率得到提高，所以能够更好的满足工业智能制造需求。因此，相信随着相关技术的发展，机器人数字化车间必将引领新的工业科技革命，促使工业智能制造完成模式的转变。

参考文献：

[1]小聂. 机器人引发工业智能制造新模式——来自新松机器人自动化股份有限公司的报道[J]. 中国设备工程，2015，10：32-35.

[2]杨海成. 全面认识互联网+，大力推进智能制造[J]. 机器人技术与应用，2015，04：12-14.

[3]隋少春，牟文平，龚清洪等. 数字化车间及航空智能制造实践[J]. 航空制造技术，2017，07：46-50.

[4]牛禄青. 智造先锋 工业机器人盛宴[J]. 新经济导刊，2015，09：10-17.

作者简介：

黄聪（1989.9——）男，广西柳州人，本科，柳州市第一职业技术学校，职称：助理工程师，研究方向：电气自动化或工业机器人。