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我院專家在2019中國打磨抛光機器人發展論壇的演講實錄

發布時間:2019-6-4

     
      我叫韓明宇,來自國機智能技術研究院,我今天分享的題目:機器人打磨抛光技術的應用與實踐。
  
      從四個方面分享:我與團隊做的一些案例,這些案例中得到一些啟示,經驗和解決方案,最後是我對這個行業未來的暢想。
                                  

      案例分享 
  
      國外一些先進的技術分享給大家,然後是我做的三個項目。這是一個德國企業在中國一家鑄造龍頭做的案例。這個德國機器人公司,首先是一個百年企業從機床行業起家,他們擁有全自動氣浮型六維順從機構的全球專利和20年的機器人打磨工藝經驗。我國的機器人打磨工藝,大多做到鑄鐵、鑄鋼、銅合金、鋁合金,而這家企業對于工藝的探索已經到了晶像級别,所以時間的積累還是沉澱出了很多東西。
  
      這是一家加拿大的機器人公司,他們在航空發動機葉片領域研究了20年,他們做的葉片打磨抛光設備全球領先,波音、空客、羅羅都是他們的客戶。剛才很多嘉賓講到,我們做好機器人打磨抛光需要力覺的傳感、視覺的傳感,而他們做的葉片視頻不需要力覺、視覺,能保證加工精度達到3個μm,操作工也不需要進行機器人的編程,能夠完成各種葉片的全部位抛光,這是非常厲害的。
  
      這是一家美國的公司,他們原本是鑄造行業鑄造生産線的企業,後來後延到采用機器人做鑄造後處理。特别在超大扭矩的切割磨削方案,我們常規的想法,這種工藝已經不适合機器人操作的,他們也可以做。不止能做,還能遠程操控,利用視覺技術和VR通過眼鏡對操作工進行指導,還有人工-半自動-全自動的編程方式等可選。
                           
  
      然後看一下我們是怎麼做的,這是我做的第一個項目,對我印象很深刻,估計會影響我一生。這是一關船用推進器,也就是螺旋槳的打磨。工件是一個複雜的曲線且各種不同,它的材料是鎳鋁青銅、錳鋁青銅。工藝上完成平整抛光到壓花,驗收标準是蘇聯的标準,沿用60年代的,非常苛刻。我們做到超高的合格率。
  
      為什麼要提到驗收标準?這個項目驗收的時候,在螺旋槳任選52個相關點,這52個相關點的坐标是有要求的,正常人打磨的坐标,隻要40個合格,這個工件就合格了,我們能做到50個。我們的合格率從80%提高到95%。
  
      但是這個項目也有很多問題,剛才也有很多人提到,機器人打磨項目有很長的研發投入和研發周期。我們能也遇到了,而且這個項目尤為明顯。當然這個項目很難,最終通過借助于ATI的技術,我們自己總結的一些經驗,通過不斷的調整,把曲面打的非常好。但是一些過渡性的調整卻花了我們很多時間。
  
      我想提一個故事,我們做了3萬元的焊接刀架,什麼刀架呢?大家可以理解為書架,都是人工焊出來的。我們刀架價值3萬元,是一個8米長,3米高的架子,裡面放滿了可行的不可行的好用的不好用的做螺旋槳的刀具,這個研發成本怕是比霍總提到的研發投入要高出很多。
  
      這是大型鑄造件切割打磨方案,2016年交付,産品是木模鑄造的,突出的特點是每個工件都不一樣,木模修不修不一樣,工件的毛刺從3毫米到8毫米,工件自身差異也要有2-3毫米。同時切割這個動作對于機器人的挑戰也非常大,設備還要兼顧8種同類産品的工作,對我們的要求是10分鐘完成一個産品,但是人做形狀最規整的3公分的工件要30分鐘。我們完成了客戶提出的要求。
  
      這麼大的去料量對刀具的壽命提出了很高的要求,我們總結了如何去平衡刀具的自銳性和刀具壽命之間的關系,采用哪種獨特的關系的刀具性價比最高。針對複雜的工況,零部件的情況,我們引入了機器視覺。包括惡劣的施工環境,如何在這種惡劣的施工環境,我們總結了相關的施工經驗與作業指導。
  
      褲子沒跑,眼鏡确跑了。我是穿褲子的人,當時在現場施工,我穿了一條不錯的褲子,家人幫我洗,洗出來再穿穿吧,我說扔了吧,她幫我洗完成後,和我說這條褲子扔了吧,現場環境就是這樣。眼鏡跑了,我們有一個同事,他不習慣戴護目鏡,戴了兩個月之後人堅持不住,跑了。這個行業,特别是機器人打磨抛光行業,更加缺乏人才,缺少吃苦耐勞,既懂機器人,又懂工藝,還能堅守在這麼惡劣環境下的人才。
  
      超大型鑄造件磨削系統,這張不方便拍照。這個工件是直徑18米,重量差不多180噸左右,去料量在1毫米,這麼大的磨削量除了要對系統進行實時補償,還要求我們系統具有很高的扭矩。每個産品,我們圖片上看到的是6個葉的,有5個葉的,還有4個葉的,每個大小又都不一樣。如果人工幹,一個班組要幹一個月,我們設備要連續幹,幹20天。怎麼實現20天的連續工作,我們在這個工藝上是有獨特設計的。這個項目也是蘇聯的驗收标準,它的驗收标準是在一個葉片上挂10公斤的重物,這個槳得轉起來。
  
      剛才說不讓大家拍照,為什麼呢?我原本幹這個項目,也不想再幹這一行,為什麼?因為銅粉沫在身上是洗不掉的,每天洗澡都洗不掉。但是後來我為什麼堅定決心呢?甲方領導對我說小韓,咱們這個槳幹嘛的,知道嗎?他說是放在這個船上的,就是我們遼甯艦,這是國家或者軍事實力的儲備,我本身又是遼甯人,又能盡自己的微薄之力,我覺得這種榮譽感是不言而喻的。
  
      啟示與關鍵 
  
      看看這些項目有什麼特點,在哪些方面應用了哪些關鍵的技術。工藝複雜,材質不一,要求有大量的試錯成本。今天這把刀很好用,明天到别的地方就不一定了。驗收标準非常苛刻,還有的沒有驗收标準,比如說螺旋槳不告訴你打成什麼樣,他告訴你合格就合格了。少有成熟的标準解決方案案例,如果這是個焊接項目,我可以找到之前成功的案例,學習一下可以用,但是抛光打磨沒有。嚴酷的施工環境,對設備和人都提出了更高的要求,沒有統一的評價标準,後續會産生很多的扯皮,工人如何去操作,項目如何去驗收,包括一些技術性的短闆,特别是像我之前提到的軍工項目,肯定是希望用一些國内可靠的傳感器或核心零部件,但這些技術國内往往還沒有突破。
  
      總結一下,這些項目難度大、周期長,工藝複雜、技術無參考、人員經驗不豐富、驗收無标準。我們怎樣保證呢?從系統工程學來講,我們需要有健全的項目管理制度,要有可靠的機械設計,這個設計既要保證高塵、高沖擊、高幹擾的情況下能夠使用。同時,我們的精密控制技術保證無論在什麼情況下都不能傷人。全面的傳感器技術,很多東西要測的準,也要打的準,磨的準,要有成熟的客戶溝通技巧。
  
      經驗和解決方案 
  
      成功要素,首先得有一個優秀的團隊基礎,要有多年的實戰經驗,項目管理人員團隊和客戶的支持。
  
      我們的企業,我們是國機智能技術研究院,可以向霍總說的那樣是一個國家隊,但我最驕傲的不是企業的性質,驕傲的是有100人左右的研發團隊,有10名左右的博士來支撐後援,他們為我們提供了最好的技術支持。
  
      我們的項目管理,針對這些項目的财務管理,有獎懲制度,從采購到運輸,到最終維護,有項目的人員管理,有項目的總結。
  
      我們的人員團隊,有高級機械工程師、高級電氣工程師、高級視覺工程師,如果這些東西把它換成焊接,我們遍地都可以找得到,誰家都有,整個中國不誇張,發一點簡曆招來30個人都有可能。但是換成打磨行業,可能花30天時間找到1個人吧。
  
      機器人打磨抛光跟其他應用在客戶溝通上又有什麼區别呢?我們跟客戶的溝通,很多客戶覺得我這個件給了你,你就應該把我這個100%解決了。但是以現在的技術來看,很多情況是做不到的。所以我們跟客戶交流的時候就把這個技術對接好,哪些是我們能夠實現的,哪些是确實有難度的,能夠突破的,我們分步進行。商務對接,這些項目有好多研發投入,這些會給客戶帶來了成本,但是我們也要跟客戶溝通清楚。售後培訓,像我們之前做的項目都是特大的項目,它的安全、操作性。設備損壞了沒有關系,可能我們還有方法進行補救。一旦把工件損壞了,一個工件頂10個設備,這樣産生的影響就很大了。然後長期的跟蹤和總結,為我們之後的經驗,包括之後的項目打下基礎,同樣,這些需要我們客戶團隊從采購、技術、使用、維護等各方面的配合。
  
      經驗分享,我們的經驗,在之前的三個案例中也有講到,大家剛才也講了打磨項目都要除塵,但如何在防爆的情況下進行除塵,如何在18米的工藝上進行除塵,對它們進行操作,我們有更多的經驗。包括在這些特大型的,如何在特大型的材料進行運輸和裝配,如何在特種環境下進行調試等等我們都有一定的經驗。大家對這三個案例或者類似的東西感興趣,可以會後進行深入交流。
  
      未來 
  
      我對整個行業提出未來展望。首先,整個團隊應該繼續更多資金的支持,有更多的人和人才的培養制度,每個從業者都應該有更明确的定位,更好的擔當,對未來要有更好的願景。
  
      剛才說機器人産品,我也想到了機器人都有鑄造版的,沒有打磨版的,無論是國内外的各個品牌或各個方向,反而我知道有一些國内的機器人進行了定制開發,比如我們自己的品牌機器人,可能在汽車應用上進行了部分的定制,未來可能有面向打磨機器人的型号産生。至于工具和傳感器,我談過好多工具和傳感器的供應商,他們說我們的工具,人工能用20年,但是機器人有沒有用過?對不起,不方便使用。如果在座各位,或者是工具的提供商、或者是傳感器的提供商,希望你們能照顧一下我們,幫我們開發更多更好更有效的工具。至于刀具和磨具也是這樣,更适合機器人來應用的,畢竟機器人跟人還是有區别的。
  
      對于機器人打磨抛光行業,我希望有更廣泛的機器人團隊參與進來,有更多的交流機會,有更成熟、更廣泛的行業标準落地。對于國産的機器人和國産的機器人應用,包括工具,有更多的支持,甚至可以考慮成立機器人執行工具的具體聯盟或論壇,來讨論一下工具如何更适合于機器人,更合适于機器人打磨。
  
      至于技術未來,要有更多的傳感器使打磨機器人成為智能,要有人工智能技術引入,讓之前積累的工藝數據自己學習,讓它更智能,有更多打磨的工具和方法讓機器人玩出更多的花樣。然後新材料,無論是機器人的性價比還是打磨鋒利性,都更好。最後普遍性技術更新讓機器人打磨抛光更加實惠,能夠惠及更多的企業用戶。

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