机器换人：制造业的智能升级,本文是制造业有关参考文献格式范文与制造业和智能升级和换人方面开题报告范文.
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工厂里,人、机器和资源如同在社交网络里一样沟通协作.从制造设备到无人运输卡车再到仓库仪器,都是由机器人来控制的.机器人们能理解制造的细节、精度以及自己将被如何完成一个完整的流程.同时,它们能协助生产过程,回答诸如“该用哪组参数应来处理”、 “该传送到哪”等问题.
这正是工业4.0描绘的工业愿景,机器人可以代来完成所有重体力劳动工作的场景.多台机器人相互配合实现零部件组装、检验检测、包装、运输等全部流程的高度自动化生产.工厂拥有智能移动、智能物流和智能系统网络,从生产到最后的产品回收服务,都能实时监控.可以说,未来,一切都是智能的.
这已不光光存在与想象之中.从2013年起中国已是全球最大的机器人市场,并且还以每年两位数的速度增长.自2015年5月《中国制造2025》发布以来,各地市迅速跟进并掀起了全面对接的热潮.而在温州,已经有很多企业跃跃欲试,搭建着智能化的工厂,进入智能制造行业.他们正结合发挥本地产学研协同创新优势,从“经验之谈”发展为“用产品说话”,充分发挥智能制造的潜力.
海尚集团机器人关节的革命性颠覆
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人体是世界上最精密的仪器,其所蕴含的丰富信息,有诸多是至今科学不能解读的.而人体上的关节,则承担起了人体的运动功能,同时这些关节这也是人体最“受累”的部位.
同样地,在研发机器人的过程中,机器人的“关节”传动部件——减速机的好坏,直接影响着一台机器人的各项功能.“这是一个最精密的部件,相当汽车的发动机一样.”海尚集团总裁叶华平说.
2017年11月8日,海尚集团“海尚机器人关节减速机技术新闻发布会”在上海国家会展中心盛大举办,其完全自主研发的“三维矢量摆线减速机”在中国国际工业博览会上首发,各项性能指标达到国际一流水平,成为世界上第四大机器人关节减速机.
海尚矢量摆线减速机由海尚集团自主研发,不用齿轮做传动,而是在钢球滚槽间以钢球作为传动部件,使用输入轴（偏心轴）作为轨迹发生器,经过差动变速器配合输入轴偏心运动完成输出从而实现减速.这颠覆了减速机百年设计原理,是一场减速机界的设计变革.以十字滑块为驱动板达到零间隙,提高了传动效率和使用寿命.以摆线槽及安装钢球作为传动件,提高了传动精度和传动效率,实现了绝对摆线,各项性能指标达到国际一流水平.能够代替进口减速机应用于工业机器人,可广泛用于工业设备、运输设备、液压机械、机器人关节等应用领域.
这是对百年齿轮减速机颠覆性的技术革命,可以说具有划时代的历史意义.“这台减速机历时5年研发,其间历经艰辛,颠覆了减速机百年设计原理,实现高度精密.代替进口减速机,实现机器人关键零部件国产化,可应用于国内工业机器人.”叶华平说.
海尚机器人技术是温州智能制造的典型缩影.近年来,瑞安市委市政府深入贯彻创新驱动的发展战略,把智能制造作为产业转型、动能转换的主攻方向,随着机器人产业体系的完善,积极开展汽摩配、鞋革行业“机器换人”试点.
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来到海尚集团的机器人自动化事业部,首先映入眼帘的就是两台机械臂.这上面的核心部件全部都由海尚集团自主研发.此外,双臂12轴机器人、仓储机器人、VR虚拟现实机器人等,都在研发人员的调试下“蠢蠢欲动”挥舞着手臂.
而回到十年前,曾经的海尚集团产业,是瑞安市汽摩配行业的龙头企业,主要以生产汽车零件为主.2008年美国的次贷危机以后,海尚集团总裁叶华平一直在思考一个问题： “未来,整个产业升级方面,必定是智能制造的趋势.”
意识到最后人口红利会消失,到最终所有的工业制造中人工将会被机器取代.在2011年,海尚集团开始进入机器人产业,通过两年多的调研,在2013年申报了浙江省的重点工业项目.
“但是在2013年到2015年,我们却沉寂了两年,徘徊不定.”叶华平说,“因为我们一直在思考,在没有核心技术的前提下面,想进入机器人产业,风险很大.如果没有核心技术全掌握在国外,国内的制造商没有任何的竞争力,资金的投入也难泛起大的水花.”
相较于国外的企业已经做了三四十年,而中国才刚刚起步.叶华平说,在竞争的三个核心要素成本、技术、品牌中,品牌没有优势,技术没有优势,成本上,国外还对中国溢价三分之一,丝毫没有任何优势.因此,要着力掌握一门核心要素,提高竞争优势,是他们目前急需完成的任务.
在这个过程中,原本是做汽摩配的先天优势,给了海尚很大的帮助.“现在做机器人自动化的层面,要是没有原先做机械产业的这班技术人员,简直难以想象.整个系统的构架相当复杂,没有前期的人才储备,非常的难.”他提到,孵化一个产业并不简单,前期的研发花了七年,搭建团队花了八年时间.转型时痛苦的过程都还历历在目.
到了2015年,重大的核心技术——减速机研发成功.“这款减速机将会是世界上最好的减速机.”叶华平自豪地说道.任何一个传动领域,都离不开高精密的减速机.“在此基础上,海尚集团独立研发的工业机器人,一条机械臂的使用寿命至少有12年以上,并且在实际操作过程中,精度达到3个丝.”海尚集团机器人研发部负责人黄志说道.这种工业机器人将应用在工业生产中的各个环节,比如搬运,喷漆,装配等等.
与此同时,机器人身上三大核心件,伺服电机、减速机、控制系统中,海尚掌握了两样.“我们的控制系统也是颠覆了传统工业机器人控制系统,是基于互联网平台开发的,叫做开放式的智能机器人控制系统.”黄志说,“我们做一个编程时,把所有东西弄好,拷贝进去就行,哪怕是用手机控制都可以,并不需要大量的人力去编程,互联网跟机器人对接,这是控制系统的重大突破.”
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如今,海尚集团专注于精密减速机、机器人系统、机电一体化设备的研发和产业化,负责机器人的核心领域部分制造.从研发阶段进入到一个产业化布局阶段,已经成功研发并量产双臂12轴人形机器人、仓储机器人、VR虚拟现实机器人、多臂CARA平面机器人、三维矢量摆线精密减速机等产品.目前已经有四十多个完全自主研发的国家专利,与大连工业大学,福州大学,苏州大学等合作.自己培养机器人领域的核心人才.
今年年底,海尚集团的新型智能工厂将投入使用,与华中科技大学温州先进制造技术研究院筹建国际先进水平的精密新型减速机检测中心也将开启研究.“届时,在机器人装配线上,用移动机器人平台搭建流水线,用机器人去装配机器人.”叶华平说,“这场面是非常壮观的,不用输送带,全部流程自动可控,实现可移动化.”
“买不到的现成设备,我们选择自己研发自己做.”叶华平说,机器换人是时代的主旋律,海尚集团一直以先锋姿态不断挑战行业制高点,在颠覆与重建中一次次刷新着成绩,以实现机器人关键零部件国产化为己任,践行一贯的产业报国之理想.这为完美诠释了科技带给我们的美好未来,为我国时下机器换人的战略、高端制造业决胜全球制高点推波助澜.
金石科技打造抛磨第一品牌
(1)
“我们公司现在从事的抛磨机器人业务,当初还是玩出来的.”温州金石机器人科技有限公司销售总监蔡曙鹤笑着说,没想到当初一项“玩”出来的项目,现在年产值在已经达到五千万元左右.
走进金石机器人科技有限公司的车间,首先一幅巨大的介绍版图映入眼帘：“专注机器人抛磨系统集成-21世纪工厂的智能化、机器人化、低成本化.让机器了解你的想法,知道你的做法,更好配合工作流程.机器人系统集成,智能地帮你完成工作使命.”这是金石机器人科技对自我的要求.
再深入进去,可以看见一台台红棕色的全自动机器人正在抛磨转椅椅角,动作快速高效.椅脚的轮廓是由多个边组成的,有些死角人工打磨,很难打磨到位,但是机器人却可以灵活自如地进行360度打磨.这些机器人就是金石机器人科技有限公司自行研发生产的抛磨机器人.
随着人口红利的逐渐消失,劳动密集型企业出现“招工难、用工贵、留工难”等用工荒尴尬局面,传统的人工抛磨作业引发的职业病、粉尘、噪音、易爆等各种安全隐患.“现在80后、90后两代人,不太会从事抛磨工作了,一是粉尘容易生病、二是爆炸危险等.”蔡曙鹤说,“如果能用机器人来代工抛磨产品,不仅可以提高工作效率,而且还能减少对工人伤害,消除安全隐患.”基于这些原因,公司提出研发抛磨机器人来代工,进行技术改造.
目前国内外复杂几何形状工件（航空叶片、汽轮机叶片、人体关节、洁具、五金工具等）的磨削抛光工艺都是由人工完成的,不仅具有加工效率低、产品一致性难以保证、生产人员工作环境恶劣等弊端,同时管理成本较高.
使用抛磨机器人后,“比方说抛光一只水龙头,一个技术熟练的工人大约需要10分钟,一台机器人只需3分钟就可以完成,一台机器人的工作量是人工的3倍.”此外,抛磨机器人在控制成本方面的表现也相当不错.一台机器人可以实现24小时连续生产,一个普通员工可应付4-5台机器人放料.
产生的粉尘可以通过机器人自带的除尘系统集中收集起来,现场非常干净.“如今,从第一道抓取到最后一道清光,抛磨的每一道工序都可以由机器人操作.”蔡曙鹤说,机器人抛光产品品质可控,尺寸误差小,生产效率高,稳定性和一致性强.
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“机器人的手臂仅仅是一个工具,它是没有大脑的,加上周边的砂带机等设备,组成一套硬件系统．而它的‘大脑’,最核心的位置——还在于我们设计的电控系统和程序.”蔡曙鹤说, “机器人什么时候去拿产品,怎么打磨,怎么动,力度、程度控制等步骤,这一套软件是我们花了很多时间去研究的.”
这套“机器人自动表面抛磨机组及自动控制系统”,由机器人本体、多台砂带抛光机组、双工位自动送料工件台等硬件组成.而最核心的Device Net系统连接单元、系统偏离编程、机器人控制系统,则是由金石机器人科技完全独立自主研发而成.拥有自动恒压系统、多功能自动夹具、复合材料抛光轮、成套软件系统等核心技术和自主知识产权.主要能用于卫浴龙头产品、汽车、摩托车部件、建筑五金等行业需要表面抛光处理产品,产品填补国内空白,先进的技术使得该系统能够处理各种复杂形状的工件,并且保证了工件的加工质量和产品的一致性.
这套金石抛磨机器人被评为浙江省高新技术产品、省重大科技项目、省装备制造业重点领域首台（套）产品,2015年获行业最高金球奖,是ABB抛磨系统集成研发战略合作伙伴,被ABB授予抛磨系统集成合作实验基地.
回想起曾经,蔡曙鹤露出了一丝微笑.“曾经的金石集团本身是做传统制造业,自有抛光打磨的需求.为了顺应自动化的升级,便自己成立了一个小团队,自己研发智能制造领域的自动化改善.”他提到,当初抱着玩的心态研发抛磨机器人,在这过程中,团队不断地扩大,集思广益.2013年1月,浙江金石家居用品有限公司成立了温州金石机器人科技有限公司,研发生产机器人,完成了从一个下属部门,独立成为一家自主研发的高科技型企业的华丽蜕变.
“原先是做餐具和刀具,我们家里最初就有几百抛光工人,从那个基础上就积累了很多抛光打磨的经验,再结合国外新晋的技术,融为一体.就有了如今的抛磨机器人.”蔡曙鹤说,在把设备做好发给客户的同时,他们同样也承担着帮客户组建技术团队的责任, “怎么让设备在你工厂发挥效益,也是我们考虑的方面.”
金石机器人科技的集成控制系统得到了广大客户的认可,许多知名企业纷纷来到他这边购置成套设备.如今,金石机器人科技的每年要200余台,公司销售额从2015年的1200万,到2016年2500万,再到如今年产值四五千万,生产效益逐年翻倍,占据国内打磨机器人领域的半壁江山了.
目前,金石机器人科技有限公可生产的机器人以其优越的性能和领先的技术成为抛磨行业的宠儿,销路非常好.先后得到了科勒、九牧、松霖、丰华等多个龙头企业青睐.抛磨机器人的研发、热销让温州金石机器人科技有限公司对未来充满信心.“下一步,我们要研发整条机器人流水线.对压铸出来的产品,能自动抓取、打磨、上下料,实现一整套设备的无缝链接.”蔡曙鹤说,争取把金石抛磨机器人打造成为中国机器人抛磨第一品牌.
燧人科技智能机械的“顶层设计”
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在响应“大众创业、万众创新”及中国制造2025奋斗目标的行动纲领的号召中,詹永泽与时间赛跑,走在了大众的前列.他所创立的温州燧人智能科技有限公司,是集产学研为一体的人工智能和物联网智造创新型企业,研发团队以助力工业物联网和智慧城市发展为使命,经多年潜心钻研,已发明多款工业机器人、人工智能机械、高端智能装备及多款重型装备的核心机构部件等先进水平的科研成果,并已成功申请了40多项专利.
由于祖辈曾是国营机械厂管理人员,詹永泽从小就有机会在机械厂里见识各式各样的重型机械设备,对机械有着特别浓厚的兴趣.虽然他学的不是机械专业和从事机械方面的工作,但是从小到大,他时不时的会搞一些发明创新,而且确实有着善于创新技巧之长处,只是没有从事该行业的工作,一直没有把发明成果申请专利和付诸实施.
一直以来,詹永泽从事的是隧道工程、铁路工程等建工行业,接触着形形色色的现代化工程作业程序及工程机械设备.隧道开凿的不易,也引发了他深刻的思考.“工人常年在高温高湿和高尘埃混浊空气中工作,在凿岩设备撞击声和高压气体排泄的轰鸣声中,他们如聋哑人般借助手语进行技术交流.”詹永泽说,他们使用高压气源带动的凿岩机对隧道断面进行钻孔,再填塞爆破来进行开凿掘进.后续工作同样的艰苦和危险,爆破后的碴石清理后还需要用混凝土喷浆对隧道内壁进行支护加固.
针对目前施工设备的不节能不环保、体积笨重、部件损耗大等缺点,詹永泽和其儿子詹有为便萌生了对现有设备进行改造的想法.在略有构思草案后,他们即回乡着手购置设备进行样机试验,同时撰写技术交底书及时申请专利保护.
在第一台混凝土喷浆机试制成功后,他接着又对混凝十喷浆车、混凝十输送泵、气动凿岩机、等工矿设备进行了多项技术革新.2016年又对混凝土喷浆机器人、抹墙机器人、混凝土输送泵核心控制机构、激光凿岩机、智能立体停车库、移车机器人、织物抓取机器人手臂等设备进行了研发,共申请了46项专利,其中多半以上为发明专利,又有储备专利30多项.
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马不停蹄中,回乡创业正是赶上国家对
科技创新政策扶持的大好时机.
在平阳县科技局的大力扶持下,詹永泽创办了温州燧人智能科技有限公司,于2017年入驻了平阳县科技创业服务中心.
创业迫使他和企业必须快速成长.通过不断的学习知识产权布局、员工管理、团队建设、股权设计、财务风险预警等方面知识,努力成为全践行型的创业者.“为了拓展视野,在创业和学习期间,我们还参与了创新工程师培训考级,积极参与了各种各样的创新比赛.”詹永泽说.
2017年10月,第二届中国·温州创客大赛总决赛在温州市浙南·云谷落下帷幕.温州燧人智能科技有限公司以立体停车库及移车机器人项目与来自全国及海外共846个参赛团队角逐中杀人了总决赛,最后荣获该届温州创客大赛的优胜奖.
“智能立体车库以存取车零等待新理念,对目前市面上需由人工操作模式的低效率进行革命性的升级.”温州燧人科技有限公司负责人詹永泽说,该项目在使用过程中无需人工操作,只需要简单的存取指令操作即随停车随走人、手机APP预约等方式提车,提高车库运行效率、减少排队取停车的拥堵现象,同时避免了因人工停车操作不当发生危险和财产损失,真正实现全智能化设计,是国内立体停车库行业中所没有的创新性技术.
不断学习新知识也让他的成果走在了前列.在许多别人困惑的问题上,他都能用巧妙的方式迎刃而解.如移车机器人的研发,国内外很多企业都在尝试, “但苦于车底空间有限,机器人往往太高,进不去车底,结构不行,做大了轮子太大,做小了承重能力不够格.”詹永泽说,国内许多企业的解决方式是让人将汽车开到指定的升降台上,再让机器人爬进去.这样简直是“一点都不智能”.而他则用巧妙的结构设计解决了这一难题,用X轴的钢爪加上钢丝拉绳,在车底将轮胎夹住托起,这个结构能将机器人高度降低到18厘米,而又能承受大量的车重,十分的巧妙.
与此同时,经过不断试验与改进后,燧人科技从研发采用镙杆同轴电机驱动的第一代混凝土喷浆机开始,直到现在采用无电机驱动的防爆动力的第三代创新产品研发成功,沥尽心血,艰辛备尝.另外,混凝土输送泵控制阀的成功试验,也同样解决了困扰着国内外行业中几十年不能的难题,该项创新技术定会使国内的三一重工、中联重科、徐州重工及德国的普茨迈斯特和日本的川崎重工也刮目相看.
“相比后续的样机调试到最后投产的各个困难环节而言,产品的研发、设计仅仅是迈出第一步.”詹永泽说,从开始设计时的兴奋与信心满满,再到调试改进时遇到一个接一个解决不完的问题,创新创业,对第一次尝试的他来说是极大的挑战.
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