协作机器人智能柔性制造生产线

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协作机器人智能柔性制造生产线遨博（北京）智能科技有限公司（以下简称“遨博”）创立于2015年，是一家专注于协作机器人研发、生产和销售的国家高新技术企业。

作为全球领先的协作机器人提供商，遨博结合行业应用需求，开发了具有全部知识产权的协作机器人产品，在国内率先实现了全部核心部件的国产化，打破了国外长期垄断。产品先后通过 EN ISO 13849-1:2015（PL=d，CAT 3）、欧盟CE、北美NRTL、韩国KCs、中国CR、SEMI S2等认证，凭借安全稳定、编程简易等特点，广泛应用于3C、汽车、五金家电、厨卫洁具、医疗健康、科研教育、餐饮、新零售、日化、物流等行业领域。

遨博销售和技术支持网络覆盖中国、欧洲、北美、东南亚等国家和地区，2017-2020连续四年获得国内年度最佳销量，市场份额位居行业国内第一、世界第二。2021年遨博成功交付第一万台协作机器人，成为国内首家突破万台协作机器人销量的民族品牌。2020年遨博在工业领域发布国内首条协作机器人生产协作机器人协作机器人智能柔性生产线，在健康理疗行业发布世界首创按摩理疗机器人，累计销量超1000台，在餐饮行业发布世界首创餐饮自动化机器人，累计销量超500台。公司以高成长性被 IEEE Spectrum 评为国际最具创新性和成长性的协作机器人企业，2017-2020年均保持50%以上的营收增长，2020年产销达3000台，营业收入超过2亿元。

遨博协作机器人协作机器人智能柔性生产线系统由模块智能产线及智能平台系统组成。

模块智能产线可实现遨博协作机器人的14型号一体化关节模块（简称14模块，下同）和其它模块的自动化生产，全线共用i5机器人22台，i3机器人3台，引导相机2台，人工3名。整个模块智能产线采用14段独立输送线组合而成，后期工艺调整时可通过增减输送线数量调整产线。产线共设置27个顶升工位，已用23个工位，剩余5个工位作为备份冗余。

目录

1、客户背景

需要智能化生产力替代人工劳动力，从而减少人工开支，提高产品质量。

2、实施目标

遨博协作机器人智能柔性生产线系统按照“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念进行设计，坚持科技创新引领，以供给侧结构性改革为主线，以研发和智能生产和协作智能机器人设备行业产业集聚为着力点，实施创新发展战略和智能制造。

3、面临挑战

产线研制过程中针对各工序特点开发了多种协作机器人应用模块以解决行业性技术难点痛点，如电缆理线穿线、多种锁附结构、单相机引导多台机器人、多臂协作生产等。产线应用了涂胶、锁附、视觉引导、装配、检测、搬运等工艺工序，为协作机器人在工业生产领域应用提供了稳定高效的按照样本。

一、方案介绍：

遨博协作机器人协作机器人智能柔性生产线系统由模块智能产线、i5整臂组装线、及智能平台系统组成。模块智能产线可兼容i5机械臂14、25模块生产。i5整臂组装线为人机协作产线，应用协作机器人代替人工完成繁重的搬运及装配动作，降低人员劳动强度。

智能平台系统围绕生产为核心，采集人、机、料、法、环等相关生产数据，数据源包括：人及其行为数据、设备的数据、IT系统的数据（包括业务数据ERP、生产数据MES、仓储数据WMS等）、文件数据（包括Excel、文本等数据）。根据业务需求分析，分析的结果展现在生产线上的智能交互显示器上，实现工厂的数字化、智能化管理。

二、功能设计、技术实现：

（一）谐波注油

1. 工艺流程

1）人工将组装完毕的谐波减速机放置在注油工位的工装上；

2）按下启动按钮，设备自动为谐波减速机加油（加油量可自主设定）；

3）加油完毕后，人工将模块搬运至谐波锁附工位。

2. 技术特点：人机协作

为降低生产线设计难度、减小生产线改造成本，本工位采用人机协作方式，其中人工负责上、下料，协作机器人负责自动注油，机器人的启动也由人工控制；而且本工位的人工和后续模块上下料的人工采用同一个人，也节约了人工成本，如图4所示。在人机协作模式下，人与机器携手合作，由人员控制并监控生产，而机器人则负责精准的、劳累的重复性体力工作。把人的智能决策、柔性与机器人的重复性、高精度相结合，两者发挥各自的专长，用较低成本实现了柔性高精度谐波自动注油系统的实现。

（二）谐波锁附

1. 工艺流程

1）电机通电1000检测电流是否≤0.17，并记录数据，合格品继续作业；

2）电机通电48V3A，3000转检查电机是否有异响，合格品继续作业；

3）波发生器安装螺纹孔（电机轴上）点胶，刚轮安装螺纹孔（电机壳端面上）点胶；

4）安装谐波减速机，预锁波发生器螺钉；

5）预装谐波减速机刚轮的固定螺丝；

6）启动电机驱动工装，电机200rpm，转1分钟适配；

7）停止电机转动，锁紧波发生器的螺丝；

8）电机转动200rpm，谐波刚轮紧固螺钉分级紧固1Nm、1.5Nm、2Nm，电批自检测是否有漏锁螺丝或锁付不合格螺丝；

9）电机通电3000转运行2-3分钟，电机转速降至1000转，检测电流是否小于0.25A，并记录数据存档。

10）合格模块搬运至上下料工位

2. 技术特点：三机协作

此工位由于工序动作比较复杂，故采用三台协作机器人配合完成谐波锁附工序，其中一台负责点胶、一台负责预锁螺丝、一台负责分级紧固，如图4所示。实时提取并综合分析三机器人及配套设备运行的参数，实现三台机器人信息共享、时序规划、协调控制，协同完成装配任务。通过三台机器人之间的任务分配和协同工作，较好地解决了本工序难点。

（三）刹车装配锁附

1. 工艺流程

1）载板上料机托举装载刹车产品的载板并定位；

2）机器人抓取刹车产品，移位至工装板所载的刹车模块轴上方；

3）压装刹车压头下压，带动机器人带拉簧末端向下运动，将刹车压装到位。

4）机器人带锁付机构移动至待锁付位置，依次完成三颗螺丝锁付；螺丝采用气吹方式供料。

2. 技术特点：双机协作

采用两台协作机器人进行协同装配，其中一台机器人抓取刹车产品并安装至模块内，另一台机器人随后进行螺丝锁附，如图5所示。

（四）防尘盖涂油穿线螺丝锁付

1. 工艺流程

1）机器人抓取防尘盖产品，移位至涂油头位置旋转涂油；

2）涂油完毕放置于中转台，切换机器人另一个洗盘抓手将防尘盖吸取定位；

3）穿线机器人抓取线并捋线，双臂协作防尘盖穿线机器人将防尘盖穿过线，并捏住线头放置到位；

4）穿线机器人放开线头，用压头压住防尘盖；

5）螺丝锁付机器人移动至待锁付位置，先锁一颗螺丝；

6）穿线机器人放开压头离开；

7）螺丝锁付机器人移位锁第二颗螺丝。

2. 技术特点：基于视觉引导的三机协作

因为防尘盖穿线是软线外伸，位置不固定，因此采用视觉引导，通过图像识别技术判定穿线空间位置，引导机器人末端夹爪夹住穿线，再采用双臂协作方式，由另一台机器人把穿线拉直，双臂协同将穿线穿过防尘盖小孔，并捏住线头放置到位，然后第三台机器人进行螺丝锁附。整个工序动作完成准确度比人工完成高80%以上，速度提高50%以上。

（五）光编组装

1. 工艺流程

1）流水线将上游暂存区的三个载板输送至各人工工位后气缸顶起定位用于作业。

2）工人同时进行光编组装工序（人工给机器人上料，机器人完成组装），三个工位全部完成后流水线将三个载板输送至下游暂存区；（每个工位配备触摸屏可观看视频操作说明及接受人工完成信号）

2. 技术特点：人机协作

由于光编零件小、薄、脆，用机器人夹持安装容易造成零件损伤或者需要极高工具成本，因此采用人工上料，机器人完成精密组装，通过人机协作可以低成本、高精度、高效率完成光编组装工序。