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冰城工业机器人的“系统集成”

发布时间:2019-11-21 08:36:04 浏览次数:3024

堆垛机器人。

机器人生产线。

矿热炉熔炼机器人。

冶炼金属和矿石,在这样一个危险的行业,工人会被数百摄氏度的热水烫伤甚至危及生命。现在,这些任务是由机器人完成的。然而,对于码垛和搬运等无聊的任务,机器人可以做更精细的工作。

如今,机器人不再只能做“愚蠢”的工作,它们变得越来越“敏锐”,工作越来越精细。在我国机器人发展的几十年中,哈尔滨的企业一直走在前列,一直具有独特的优势,形成了一定的产业优势。

强有力的领导

工业机器人领域

崛起的“冰之城力量”

今年5月11日,满载50个集装箱的哈尔滨机车梁包装机械专列从哈尔滨国际集装箱中心站出发。船上价值750万美元的成套工业机器人生产线来自哈尔滨卜式自动化有限公司,经过十多天的长途运输,这些成套机器人设备到达了俄罗斯一家正在建设的石化企业。

本厂采用博世提供的一整套工业机器人系统集成解决方案。“当时,参与竞标的公司包括来自瑞士和捷克共和国等欧洲国家的世界级制造商,但其中大多数只能提供独立设备。我们是唯一能够提供集成大规模系统完整解决方案的公司。”哈尔滨卜式公司副总工程师谭建勋说。目前,博世公司已经向俄罗斯出口了价值上亿元的成套工业机器人设备。

目前,这家俄罗斯石化企业即将开始生产。在宽敞明亮的车间里,卜式生产安装的全套橡胶后处理设备像一条龙一样延伸到车间的尽头。本机自动完成洗胶、脱水、挤出、膨胀造粒、干燥、物料定量、压块、薄膜包装、金属检测、重量复检、批号印刷、装袋、封口、输送、码垛、码垛、输送和转移等一系列操作。

这家俄罗斯石化企业建造的“超级机器人工厂”总造价数千万元。“这个生意不是最大的。最大订单数亿元。这是国内秩序。”谭建勋介绍说,机器人产业链分为上游、中游和下游。核心部件的上游生产一直由两家日本企业主导。河的中游是机器人机体制造商,主要由四家外国机器人制造商垄断。下游是系统集成商,他们为特定机器人的最终客户提供应用解决方案。因为机器人裸露的金属不能完成任何工作,所以在最终用户使用之前需要对其进行集成。机器人还必须“根据岗位设置机器”,将标准机器人转化为能够适应特定岗位的机器人。工业机器人系统集成是机器人商业化和大规模推广的关键。到2017年底,我国将有3000多家工业机器人系统集成商,博成将成为这一领域的强势领导者。

为工作设置机器

设计一个机器人集成系统

至少需要3个月。

早在1998年,从德国进口的抓取机器人在扬州的一家化纤企业发生故障,德国制造商无法处理。当我听说1997年成立的哈尔滨卜式公司的创始人是哈尔滨工业大学机器人研究所的时候,厂长转向了谭建勋。

谭建勋到处收集了一大堆相关品牌控制器的材料。经过反复研究和检查机器,他最终发现机械手控制程序中存在漏洞,这将导致操作过程中的数据传输错误。他修复了系统程序中的错误,并在一周内与其他工程师一起解决了这个问题。工厂非常高兴,立即与卜式签订了价值数百万美元的机器人生产线合同。

也正是这个问题让谭建勋等工程师意识到,工业机器人的“售后服务”实际上是一项非常重要的工作。工业机器人系统集成实际上是围绕机器人建立一个完整的工作站或生产线,以完成工厂生产中的一个或多个工艺过程。

以码垛工业机器人为例,除了机器人本体之外,还需要设计支撑夹具、托盘仓、托盘输送机等部件。“每个企业生产的产品不同,生产工艺和工厂环境也极其不同。例如,粉末、颗粒、纸箱材料、橡胶块、塑料盒等材料。不同,它们的形状、重量和大小也不同。这就要求系统集成工程师根据各自企业的生产要求设计具体的“工具手”,进行抓取、搬运等动作,因此夹具设计也是不同的。”谭建勋认为,根据系统的复杂性,一个新的集成系统需要几个工程师或一组工程师来设计。从设计到生产至少需要三个月,复杂系统的设计周期可能长达一年。

2005年,博世公司首次生产国产码垛机器人,并申请国家专利。

卜式的机器人系统集成首先在石化行业建立了品牌,并逐步扩展到食品、粮食、饲料、物流、冶炼等行业。随着国内集成商的反应越来越快,维护的时间限制往往比国外集成商快得多,这为制造商赢得了最宝贵的时间成本,并逐渐打开了市场大门。由于深度开拓机器人集成市场,依靠创新和差异化策略,博世在激烈的市场竞争中获得了稳固的立足点,同时许多机器人制造企业因同质竞争而被市场淘汰。

节省时间和精力

矿热炉熔炼机器人

每年可以节省300万元

让机器人像人类一样拥有准确的感知能力是研发工程师和技术人员的方向。现在,梦想正在一步步实现。

一般来说,工业机器人主要用于危险、恶劣的环境和无聊的领域。熔炼操作是典型的工业机器人。业内人士都知道矿热炉的领班是一种非常危险的工作。过去,如果工人粗心大意,他们会被几百摄氏度的锅炉水烫伤,甚至危及生命。设计一个安全稳定的机器人装置来代替劳动力可以消除这种危险。

然而,研发过程极其困难。“过去,日本是矿热炉熔炼机器人技术最先进的国家。当时,日本的机器人技术以液压为主导。但是,在矿热炉生产现场,液压技术可能会造成漏油等危险情况。因此,我们没有盲目地跟随它们,而是找到了一种利用电伺服技术作为驱动力的新方法,从而完全避免了以前技术的各种缺点。”谭建勋说,随着科技的进步,机器人对外部工作环境更加敏感,反应也更加迅速。以攻丝操作中的键烧孔操作为例,探头由机器人操作烧孔,由于探头由电动伺服驱动,探头烧孔过程中受到的外力可以立即反馈给机器人控制器,从而消除了液压驱动模式下力觉延迟的缺点,避免了烧孔时探头容易折断的情况。

在新疆中泰矿冶有限公司矿热炉生产车间,卜式开发的出钢机器人系统正在运行。机器人的大手臂正以高速左右来回奔跑。工人不需要守卫作业现场,工人在控制室的可视操作台控制机器人。当发现炉口异常时,工作人员将调整机器人。矿热炉的一系列炉前操作,如烧孔、钎焊、钎焊与钎焊、补孔和塞孔,只能由一个机器人完成。

从2016年首款样机发布到2019年第三代机器下线,矿热炉熔炼机器人的设计原则不断完善。机器人生产不仅节约了劳动力成本,改善了工作环境,而且促进了技术和效率的提高。“卜式开发的电石炉出钢机器人系统投入使用后,单个电石炉装置预计将减少操作人员12人,每年节省人工成本122万元;由于生产效率的提高,电费每年可节约200多万元。加上其他成本,机器人每年至少可以节省332万元。”谭建勋说。如今,许多矿热炉冶炼公司,如中国新疆和泰国,正在使用卜式开发的工业机器人系统。在卜式的推动下,国内电石冶炼企业正在逐步实现机器人化生产,使矿热炉冶炼达到国际先进水平。2017年12月,基于其在冶炼工业机器人方面的开创性成就,卜式获得国家科技部1286万元智能机器人专项重点项目的支持。该基金将为新一代矿热炉机器人技术的研发和推广注入更强的生命力。

有明显的优势

技术和地理优势

推动冰城机器人产业崛起

去年,哈尔滨卜式公司向国内外企业提供了300套工业机器人设备。机器人等智能成套设备的营业收入达到8683万元。与此同时,哈尔滨工业大学机器人集团继续朝着工业机器人的方向努力。2019年8月,在世界机器人大会上,哈尔滨工业大学机器人集团(hrg)推出t5轻型机械臂、成套机械臂、机器人控制器、自主合作臂、集成关节、合作柔性并联机器人、三维视觉无序抓取等创新产品,也展示了世界哈尔滨工业机器人的硬实力。

哈尔滨工业和信息化委员会机器人处处长张志强表示,除了上述两家以外,哈尔滨还有20多家具有工业能力的机器人企业,包括腾迈、史圣和兴建。我国工业机器人的大部分核心部件都是自主开发和生产的。在同类产品中,价格优势明显,性价比高,供货周期短,服务响应及时。总体而言,中国工业机器人核心部件的国产化趋势已经开始显现,但仍需要一些时间来积累技术和经验,大多数企业仍处于小批量生产和推广应用阶段。因此,培育具有国际竞争力的龙头企业,推动中小企业向“专业化、精细化、专业化、创新化”方向发展,形成集群效应,提升产业竞争力,是我国发展的方向。

据统计,2019年上半年,全球机器人市场达到144亿美元,而中国机器人市场达到42.5亿美元,占全球近30%。2018年,中国工业机器人产量达到14.8万台,占全球产量的38%以上。

“在国内工业机器人行业,我们一直处于领先地位。现在,我们在行业中发挥着主导作用,利用技术来支持和鼓励更多的本地企业。以以下系统集成为起点,不断提高技术创新能力,逐步在中上游开展技术研发和产品开发,依靠更多原创技术和产品来提高企业竞争力。”谭建勋说。

哈尔滨机器人产业的地理位置不是劣势,而是东北亚地图上的中心节点。“我们的服务半径更大,北至俄罗斯腹地,南至海南三亚,西北至新疆。我们的服务行业也很广泛,涵盖石化、化工、橡胶、食品、物流、冶炼等领域。”谭建勋说。

今年,哈尔滨机器人特色城镇建设规划出台。在这个规划面积约1.7平方公里的小城镇,将建成全国五大机器人配套产业集群之一、全国三大具有国际竞争力的机器人龙头企业之一、全国智能生产生活模式示范区和全国总部经济标杆示范区,预计产值500亿元。

全球机器人市场

144亿美元

2019年上半年,全球机器人市场将达到144亿美元。

42.5亿美元

2019年,中国机器人市场达到42.5亿美元,占世界总量的近30%。

148,000套

2018年,中国工业机器人产量达到14.8万台,占全球产量的38%以上。

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