導語：數控加工制造產線紛紛選擇由數控車床、CNC加工中心搭配機器人組成生產系統，以實現更緊湊的產線布局，更智能柔性生產。部分企業(yè)也希求以機器人代替人工的方式，解決招工難、工人流動性強等問題。墨影科技移動協作機器人依托自主核心算法及多機調度系統，為CNC加工車間提供“機器人換人”的柔性智能產線升級解決方案。

1 時代：中國數控加工制造業(yè)發(fā)展迅速

20世紀40年代末，美國啟數控機床研究開端。1952年，美國麻省理工學院伺服機構實驗室成功研發(fā)出第一臺數控銑床，并于1957年投入使用。1958年，美國卡尼-特雷克公司首先研發(fā)成功第一臺加工中心，標志著制作領域開始進入數控加工時代。

1958年我國也開始數控機床研發(fā)，1965年開始批量生產三坐標數控銑床。五十多年發(fā)展，我國的數控加工制造產業(yè)發(fā)展變化極大，如今擁有上萬臺CNC加工中心的企業(yè)不在少數。

然而這些企業(yè)在社會及終端行業(yè)變化發(fā)展大潮之下，不得不面對很多問題。

2 難題：傳統上下料方式逐漸不適合行業(yè)發(fā)展需求

除去人工，當前市場常見的機床上下料還有交換托盤、桁架機械手、工業(yè)機械臂、AGV小車、復合機器人等形式，這些自動化設備將原料工件送至機床內，待加工完畢取出，重復操作。

圖為桁架機械手上下料

使用上述自動化設備或人工進行機床上下料的方式，在產品相對單一、產量需求不高的情況下相對合適。然而，隨著社會變化，3C制造業(yè)、汽車電子等產業(yè)快速發(fā)展，這類自動化設備及人工上下料方式逐漸暴露出了其不足。

首先，以上自動化設備大多需要現場改造或較長調試周期，占地面積較大，結構復雜、維修不便，不利于自動化流水線的生產；

其次，3C類產品更新迭代速度快，而部分自動化設備物料輸送需要依托流水線，柔性不夠，不利于產品結構調整；

再次，即便使用工業(yè)機械臂+地軌、天吊方式，上下料仍然受限于單軌道行走方式，無法面對車間內布置的成百上千臺數控機床，實現真正的自動化上下料。

移動機器人倒是可以實現自主導航作業(yè)，在多臺數控機床車間精準找到點位，但是后續(xù)上下料依舊需要做定制化改造，或加入接駁裝置。

為了滿足柔性、節(jié)約成本，不少移動機器人、機械臂企業(yè)采用“移動機器人+機械臂”在CNC加工廠內進行嘗試。但實際調查表明，單一的移動機器人企業(yè)或機械臂企業(yè)對其他機器人產品融合使用的技術底蘊不足，如移動機器人與機械臂依舊由各自機箱控制，協同作業(yè)反應速度較慢，效果不佳。

再以人工為例：人工上下料勞動強度較大，人員較疲憊，其上下料操作精密程度卻又決定著產品的質量，生產效率及產品質量穩(wěn)定性受到影響；人工有一定概率出現工傷事故，增加企業(yè)運營風險。

3 革新：基于移動協作機器人的解決方案

CNC加工車間問題諸多，龐大的市場吸引了一批優(yōu)秀的機器人企業(yè)，針對特定環(huán)節(jié)（如最需改良的“機床上下料”）做出探索，在深圳墨影科技有限公司的潛心研究下，移動協作機器人（MCR）誕生。

墨影移動協作機器人是一種全新形態(tài)的機器人，它兼容移動運輸和多工位操作功能，相對于復合機器人，采用一體化設計，所有執(zhí)行部件的運動控制由一個統一的控制器實現，能做到2000Hz同步協同控制，是復合機器人50-100Hz控制頻率的十倍甚至幾十倍。

技術對比

基于墨影移動協作機器人提供的解決方案，也最大程度上解決了CNC加工車間上下料的痛點。

其整體解決方案具體優(yōu)勢如下

①快速部署：客戶現場安裝調試及調度調試，只需15個工作日完成，驗證期為7個工作日，整體工程總計22天。

②無需停工：整個方案施工過程中，無需對地面破壞式改造；設備安裝時，車間無需停止生產，人工自由操作。

③安全可靠：移動協作機器人使用協作機械臂，可參與人工環(huán)境，無需特設柵欄，多傳感器保障安全；底盤設有激光雷達、深度相機多種類監(jiān)測設備，根據路障距離設置安全區(qū)、減速區(qū)、停止區(qū)，讓事故發(fā)生率下降99.99%。

④實現無休生產：車體狀態(tài)實時監(jiān)控，搭載自動充電系統，狀態(tài)不佳即刻充電。搭配作業(yè)實現7*24小時生產，全年無休。

以國內某龍頭企業(yè)為例

國內某上市龍頭企業(yè)，在其工廠有2萬多臺CNC，主要生產手機玻璃，該企業(yè)想從勞動密集型行業(yè)轉向智能化工廠。

其中一條線總共118臺精雕機，分2個區(qū)，CNC1區(qū)有34臺設備，加工節(jié)拍16Pcs/H;CNC2區(qū)84臺設備，加工節(jié)拍26Pcs/H，車間無線網絡全覆蓋，但無ERP系統。以往該車間每臺加工中心都需要人工搬運物料，存在以下痛點：

①人工作業(yè)為主，勞動力成本逐年上升；

②現場人工作業(yè)強度較大，兩班倒，人員較為疲憊；

③員工離職率較高，人員招募較難，新員工熟練度不夠。

為解決痛點問題，墨影科技基于移動協作機器人（型號Q0-6-10、C-3-DS）提出解決方案，用機器人代替人工進行自動上下料工作，機器人末端用電控夾爪實現料架取放。

墨影移動協作機器人Q0-6-10

底盤定位精度±2mm，機械臂重復定位±0.05mm，足以滿足上下料精準度。

墨影機器人上下料流程示意圖

墨影科技整體方案圖

整體方案共用墨影單臂移動協作機器人5臺，最高單臺機器人實現17個設備的上下料作業(yè)；頂升自主移動機器人3臺。8臺設備，完成了118臺設備的用工替代，員工減少15人以上，單從用工成本角度來看，便為企業(yè)節(jié)約150萬以上。

墨影科技提供的該解決方案，滿足CNC生產車間復雜工作環(huán)境，有效代替人工實現取放料、檢測等功能，將車間一個個孤立生產設備、加工單元、工站、自動裝拆、檢測等有機連接，減少中間環(huán)節(jié)，縮短產品物流周期，使加工、裝配、檢測、物流及取放料等生產過程融為一體。

快速部署、無需停工的安裝調試特性也滿足了產品產線短周期快更新的需求。據工廠數據分析，本方案回本周期控制在一年半內，對產線效率提升達10%以上，節(jié)約人工90%以上。

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