怎樣對現有機床進行機器人自動化技術改造?

受DARPA和美海軍信息戰司令部太平洋中心資助，麻省理工學院的研究人員研發出一種自動化系統，能自主設計和3D打印復雜的機器人執行器。

目前的機器人功能越來越復雜，機器人專家一般需手動計算相關重量、效率、外觀、靈活性、功耗等參數，才能獲得執行器的**配置方案。為此，研究人員設計了一種自動化系統，通過多目標設計優化和多種材料的按需3D打印，實現機器人執行器的自動化設計和生產。系統使用3種可紫外光固化的聚合物材料，包括硬質丙烯酸酯聚合物、彈性丙烯酸酯聚合物、Fe3O4納米顆粒/聚合物復合材料。隨后，將機器人執行器設計圖分解為數百萬個體素，用光線追蹤算法進行模擬，在不同體素處嘗試填充不同材料，獲得**加工方案。研究人員將三種聚合物材料連接至3D打印機頭，打印頭上有數百個可單獨控制的噴嘴，可將約30μm的液滴噴射至相應體素位置，并由紫外光照射固化，制成電磁驅動的機器人執行器。

圖1 執行器的設計和生產流程

這項研究將促進機器人功能的精細化，減少研發時間，還可用于構建飛機機翼等復雜結構。

我國制造業已有10多年的高速發展期，已成為世界工廠制造大國。但是直到目前為止，大部分機加工企業仍然是采用人工和專機的傳統方式，這種落后的機床上下料生產方式，隨著人口紅利的逐步消失，已倒逼機加工企業向自動化生產轉型。因此采用機器人對現有機床的上下料自動化改造，已十分迫切。在今年下半年開始，采用龍門、關節型工業機器人的自動化集成，重點為軸承、齒輪、活塞桿等機加工企業，提供了許多的自動化技術改造服務。

　　怎樣對現有機床進行機器人自動化技術改造?

　　現有機床的自動化改造，主要采用工業機器人改變機床在加工過程中工件的上下料方式，用機器人替代人工和專機，完成工件裝卸、工作翻轉、工序轉換，不用人或少用人，實現機械零部件加工單元和生產線，能實現24小時的大批量、自動化加工。

　　一、機床上下料機器人自動化改造系統設計原則：

　　因為改造項目是在工廠車間現有的條件下進行的，與新增項目相比，會受到許多客觀條件的限制，因此工程項目系統設計，必須是：

　　1、個性化。切合工廠實際，能充分滿足自動化生產的需要，解決好關鍵問題。

　　2、經濟性。著眼于項目的性價比，在滿足自動化生產要求的前提下，因陋就簡，不求奢華，盡量少花錢，節省改造費用。

　　3、**化。用同樣的改造費用，能盡**努力，提高自動化程度和自動化水平，少用或不用人工，而提高產量。

　　二、機床自動化改造項目靈活的解決方案：

　　因為改造項目是在現有條件下進行的，因而必須靈活地解決關鍵問題：

　　1、工業機器人選用。根據車間有效高度，生產節拍，選用龍門(桁架式)或關節型機器人。

　　2、機器人和機床的布局：加工單元和生產線的自動化上的機床和機器人，根據車間場地面積，在有利于提高生產節拍的前提下，分別采用L型、環狀、“品”字、“一”字等布局。

　　3、邊生產、邊改造。把上下料機器人的安裝調試與機床分開進行，做到生產與改造兩不誤。

　　三、機床自動化改造項目的科學論證

　　機床自動化改造項目，采用集成商、機器人供應商、客戶三方聯動機制，從機床上下料機器人自動化改造項目來看，機器人不僅起到替代工人減少勞務成本的作用，更重要的是能充分滿足機械零部件多品種、大批量的柔性化加工，充分體現了生產效率高，工藝修改靈活，提高產品質量的優越性，使企業從傳統加工亮麗轉型智能制造共同完成。

　　可行性、可操作性的論證是機床上下料自動化改造項目實施的前提。把改造項目的預期目標，與工廠現有實際情況結合起來統籌考慮，形成計劃，反復驗證，減少失誤，避免投資風險。

　　一、現場勘察。項目設計工程師一定要親臨現場，實地考察廠房車間現有的情況，充分掌握**手資料，不能閉門造車。

　　二、數據分析。包括現有的機床設備，加工工藝、工序、產量、工件的品種、材質、重量、形狀、尺寸、精度等，一切按數據說話。

　　三、反復驗證。集成設計對工程師做出的改造方案，一定要與客戶的領導、職能部門工作人員和生產一線的工人，充分溝通，達成共識，不斷修改完善解決方案，確保萬無一失。