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我院专家在2019中国打磨抛光机器人发展论坛的演讲实录

发布时间:2019-6-4

     
      我叫韩明宇,来自国机智能技术研究院,我今天分享的题目:机器人打磨抛光技术的应用与实践。
  
      从四个方面分享:我与团队做的一些案例,这些案例中得到一些启示,经验和解决方案,最后是我对这个行业未来的畅想。
                                  

      案例分享 
  
      国外一些先进的技术分享给大家,然后是我做的三个项目。这是一个德国企业在中国一家铸造龙头做的案例。这个德国机器人公司,首先是一个百年企业从机床行业起家,他们拥有全自动气浮型六维顺从机构的全球专利和20年的机器人打磨工艺经验。我国的机器人打磨工艺,大多做到铸铁、铸钢、铜合金、铝合金,而这家企业对于工艺的探索已经到了晶像级别,所以时间的积累还是沉淀出了很多东西。
  
      这是一家加拿大的机器人公司,他们在航空发动机叶片领域研究了20年,他们做的叶片打磨抛光设备全球领先,波音、空客、罗罗都是他们的客户。刚才很多嘉宾讲到,我们做好机器人打磨抛光需要力觉的传感、视觉的传感,而他们做的叶片视频不需要力觉、视觉,能保证加工精度达到3个μm,操作工也不需要进行机器人的编程,能够完成各种叶片的全部位抛光,这是非常厉害的。
  
      这是一家美国的公司,他们原本是铸造行业铸造生产线的企业,后来后延到采用机器人做铸造后处理。特别在超大扭矩的切割磨削方案,我们常规的想法,这种工艺已经不适合机器人操作的,他们也可以做。不止能做,还能远程操控,利用视觉技术和VR通过眼镜对操作工进行指导,还有人工-半自动-全自动的编程方式等可选。
                           
  
      然后看一下我们是怎么做的,这是我做的第一个项目,对我印象很深刻,估计会影响我一生。这是一关船用推进器,也就是螺旋桨的打磨。工件是一个复杂的曲线且各种不同,它的材料是镍铝青铜、锰铝青铜。工艺上完成平整抛光到压花,验收标准是苏联的标准,沿用60年代的,非常苛刻。我们做到超高的合格率。
  
      为什么要提到验收标准?这个项目验收的时候,在螺旋桨任选52个相关点,这52个相关点的坐标是有要求的,正常人打磨的坐标,只要40个合格,这个工件就合格了,我们能做到50个。我们的合格率从80%提高到95%。
  
      但是这个项目也有很多问题,刚才也有很多人提到,机器人打磨项目有很长的研发投入和研发周期。我们能也遇到了,而且这个项目尤为明显。当然这个项目很难,最终通过借助于ATI的技术,我们自己总结的一些经验,通过不断的调整,把曲面打的非常好。但是一些过渡性的调整却花了我们很多时间。
  
      我想提一个故事,我们做了3万元的焊接刀架,什么刀架呢?大家可以理解为书架,都是人工焊出来的。我们刀架价值3万元,是一个8米长,3米高的架子,里面放满了可行的不可行的好用的不好用的做螺旋桨的刀具,这个研发成本怕是比霍总提到的研发投入要高出很多。
  
      这是大型铸造件切割打磨方案,2016年交付,产品是木模铸造的,突出的特点是每个工件都不一样,木模修不修不一样,工件的毛刺从3毫米到8毫米,工件自身差异也要有2-3毫米。同时切割这个动作对于机器人的挑战也非常大,设备还要兼顾8种同类产品的工作,对我们的要求是10分钟完成一个产品,但是人做形状最规整的3公分的工件要30分钟。我们完成了客户提出的要求。
  
      这么大的去料量对刀具的寿命提出了很高的要求,我们总结了如何去平衡刀具的自锐性和刀具寿命之间的关系,采用哪种独特的关系的刀具性价比最高。针对复杂的工况,零部件的情况,我们引入了机器视觉。包括恶劣的施工环境,如何在这种恶劣的施工环境,我们总结了相关的施工经验与作业指导。
  
      裤子没跑,眼镜确跑了。我是穿裤子的人,当时在现场施工,我穿了一条不错的裤子,家人帮我洗,洗出来再穿穿吧,我说扔了吧,她帮我洗完成后,和我说这条裤子扔了吧,现场环境就是这样。眼镜跑了,我们有一个同事,他不习惯戴护目镜,戴了两个月之后人坚持不住,跑了。这个行业,特别是机器人打磨抛光行业,更加缺乏人才,缺少吃苦耐劳,既懂机器人,又懂工艺,还能坚守在这么恶劣环境下的人才。
  
      超大型铸造件磨削系统,这张不方便拍照。这个工件是直径18米,重量差不多180吨左右,去料量在1毫米,这么大的磨削量除了要对系统进行实时补偿,还要求我们系统具有很高的扭矩。每个产品,我们图片上看到的是6个叶的,有5个叶的,还有4个叶的,每个大小又都不一样。如果人工干,一个班组要干一个月,我们设备要连续干,干20天。怎么实现20天的连续工作,我们在这个工艺上是有独特设计的。这个项目也是苏联的验收标准,它的验收标准是在一个叶片上挂10公斤的重物,这个桨得转起来。
  
      刚才说不让大家拍照,为什么呢?我原本干这个项目,也不想再干这一行,为什么?因为铜粉沫在身上是洗不掉的,每天洗澡都洗不掉。但是后来我为什么坚定决心呢?甲方领导对我说小韩,咱们这个桨干嘛的,知道吗?他说是放在这个船上的,就是我们辽宁舰,这是国家或者军事实力的储备,我本身又是辽宁人,又能尽自己的微薄之力,我觉得这种荣誉感是不言而喻的。
  
      启示与关键 
  
      看看这些项目有什么特点,在哪些方面应用了哪些关键的技术。工艺复杂,材质不一,要求有大量的试错成本。今天这把刀很好用,明天到别的地方就不一定了。验收标准非常苛刻,还有的没有验收标准,比如说螺旋桨不告诉你打成什么样,他告诉你合格就合格了。少有成熟的标准解决方案案例,如果这是个焊接项目,我可以找到之前成功的案例,学习一下可以用,但是抛光打磨没有。严酷的施工环境,对设备和人都提出了更高的要求,没有统一的评价标准,后续会产生很多的扯皮,工人如何去操作,项目如何去验收,包括一些技术性的短板,特别是像我之前提到的军工项目,肯定是希望用一些国内可靠的传感器或核心零部件,但这些技术国内往往还没有突破。
  
      总结一下,这些项目难度大、周期长,工艺复杂、技术无参考、人员经验不丰富、验收无标准。我们怎样保证呢?从系统工程学来讲,我们需要有健全的项目管理制度,要有可靠的机械设计,这个设计既要保证高尘、高冲击、高干扰的情况下能够使用。同时,我们的精密控制技术保证无论在什么情况下都不能伤人。全面的传感器技术,很多东西要测的准,也要打的准,磨的准,要有成熟的客户沟通技巧。
  
      经验和解决方案 
  
      成功要素,首先得有一个优秀的团队基础,要有多年的实战经验,项目管理人员团队和客户的支持。
  
      我们的企业,我们是国机智能技术研究院,可以向霍总说的那样是一个国家队,但我最骄傲的不是企业的性质,骄傲的是有100人左右的研发团队,有10名左右的博士来支撑后援,他们为我们提供了最好的技术支持。
  
      我们的项目管理,针对这些项目的财务管理,有奖惩制度,从采购到运输,到最终维护,有项目的人员管理,有项目的总结。
  
      我们的人员团队,有高级机械工程师、高级电气工程师、高级视觉工程师,如果这些东西把它换成焊接,我们遍地都可以找得到,谁家都有,整个中国不夸张,发一点简历招来30个人都有可能。但是换成打磨行业,可能花30天时间找到1个人吧。
  
      机器人打磨抛光跟其他应用在客户沟通上又有什么区别呢?我们跟客户的沟通,很多客户觉得我这个件给了你,你就应该把我这个100%解决了。但是以现在的技术来看,很多情况是做不到的。所以我们跟客户交流的时候就把这个技术对接好,哪些是我们能够实现的,哪些是确实有难度的,能够突破的,我们分步进行。商务对接,这些项目有好多研发投入,这些会给客户带来了成本,但是我们也要跟客户沟通清楚。售后培训,像我们之前做的项目都是特大的项目,它的安全、操作性。设备损坏了没有关系,可能我们还有方法进行补救。一旦把工件损坏了,一个工件顶10个设备,这样产生的影响就很大了。然后长期的跟踪和总结,为我们之后的经验,包括之后的项目打下基础,同样,这些需要我们客户团队从采购、技术、使用、维护等各方面的配合。
  
      经验分享,我们的经验,在之前的三个案例中也有讲到,大家刚才也讲了打磨项目都要除尘,但如何在防爆的情况下进行除尘,如何在18米的工艺上进行除尘,对它们进行操作,我们有更多的经验。包括在这些特大型的,如何在特大型的材料进行运输和装配,如何在特种环境下进行调试等等我们都有一定的经验。大家对这三个案例或者类似的东西感兴趣,可以会后进行深入交流。
  
      未来 
  
      我对整个行业提出未来展望。首先,整个团队应该继续更多资金的支持,有更多的人和人才的培养制度,每个从业者都应该有更明确的定位,更好的担当,对未来要有更好的愿景。
  
      刚才说机器人产品,我也想到了机器人都有铸造版的,没有打磨版的,无论是国内外的各个品牌或各个方向,反而我知道有一些国内的机器人进行了定制开发,比如我们自己的品牌机器人,可能在汽车应用上进行了部分的定制,未来可能有面向打磨机器人的型号产生。至于工具和传感器,我谈过好多工具和传感器的供应商,他们说我们的工具,人工能用20年,但是机器人有没有用过?对不起,不方便使用。如果在座各位,或者是工具的提供商、或者是传感器的提供商,希望你们能照顾一下我们,帮我们开发更多更好更有效的工具。至于刀具和磨具也是这样,更适合机器人来应用的,毕竟机器人跟人还是有区别的。
  
      对于机器人打磨抛光行业,我希望有更广泛的机器人团队参与进来,有更多的交流机会,有更成熟、更广泛的行业标准落地。对于国产的机器人和国产的机器人应用,包括工具,有更多的支持,甚至可以考虑成立机器人执行工具的具体联盟或论坛,来讨论一下工具如何更适合于机器人,更合适于机器人打磨。
  
      至于技术未来,要有更多的传感器使打磨机器人成为智能,要有人工智能技术引入,让之前积累的工艺数据自己学习,让它更智能,有更多打磨的工具和方法让机器人玩出更多的花样。然后新材料,无论是机器人的性价比还是打磨锋利性,都更好。最后普遍性技术更新让机器人打磨抛光更加实惠,能够惠及更多的企业用户。

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