“刚柔并济”机械臂，珞石机器人赋能传统制造业

科幻电影中勾画的未来工厂里,清一色的机器人生产流水线,效率可达人工的数倍。

对工业机器人的描述,从某种程度上反映了人们对未来世界的一种畅想,如今,这种畅想越来越接近现实。

受疫情影响,自动化、智能化生产日趋受到重视,今年国内工业机器人需求持续提升。加之我国正处于制造业转型升级进程中,“机器替人”能有效适应劳动力短缺、劳动力价格上涨等问题,市场具有持续增长的内生动力。

在这条高速增长的赛道里,来自北京的珞石机器人拥有独特地位,近期霞光社独家对话珞石机器人创始人庹华,听听他口中的机器人产业。

珞石机器人是国家高新技术企业,专注工业机器人、柔性协作机器人以及智能装备技术创新与研发, 旗下拥有柔性协作机器人、工业机器人和多种行业解决方案。

“刚柔并济”机械臂

去年9月,珞石新一代柔性协作机器人xMate亮相中国国际工业博览会。

该产品采用了一体化设计,在不改变本体外形的前提下,将控制器、安全控制器、IO模块都集成到本体中,一面世就获得了业内大量关注。同时xMate搭载了全新的xCore控制器,具有高性能的力控技术,保证了其完美的力控特性与柔顺特性,使之更精准更安全。

最早提出智能柔性协作机器人概念的是欧洲SME计划,该计划描绘过人机共存的场景,更像人手臂的机器人能够在更复杂环境完成更多的工作,但这个项目商业化过程并不顺利。

国内柔性机器人发展早期,缺乏专业技术 ,研发人员也较为紧俏,基本靠“一步步摸着石头过河”开启了对这一领域探索。

珞石机器人成立之初也遇到了人才困境,公司一边从国内国外四处招人,一边着力培养自己的核心人才,逐步渡过了艰难求索的时期。

珞石机器人成立至今5年,几乎每一年都会获得一轮融资。有了人才和资金储备,珞石机器人开启“小步快跑”模式,成功打造Titanite高性能控制系统,并先后推出多款机器人产品,业务遍及中国、德国、法国、俄罗斯等国家。

在谈及最新的柔性机器人研发必要性时,庹华举了个例子:大家在印象里的那种机械臂,虽然可以完成一些规模化的、机械化的动作,但是整体非常僵硬。

而人的手臂在做动作时可以控制非常细微的力度和角度,好比我教一个小朋友写毛笔字,重点不是他写出什么内容,而是如何运笔,如何控制手腕,如何根据纸张的不同调整力度角度。

现在工厂里工业机器人的渗透率几乎不到1%,正是因为它们无法很好地完成细的工作,比如有一台手机需要安装屏幕,决不能硬邦邦的怼进去,得靠触觉反馈慢慢的放进去,这就需要一款可自我感知的柔性机器人来操作。

对于柔性机器人,行业仍处在探索阶段,但由于制造业整体向高精尖的方向发展,机械臂“刚柔并济”的趋势已不可逆转。

“磨刀不误砍柴工”

除了应用在高端制造业,机械臂还可以为普通人解决难题。

就以大家最常见的“磨剪子”为例,一把半成型的剪刀需要经历水磨、抛光、开刃、去毛刺等核心工艺过程,而在以往这些都需要有经验老师傅手工完成。

如今,珞石机器人已经成功开发出刀具开刃工作站、自动化水磨工作站两款产品,并且在张小泉、十八子、美珑美利等龙头刀具企业实现落地。

其中,刀具开刃工作站主要利用机器人搭配恒力控(力控)软件工艺包,配合 AutoGen 智能视觉规划系统,完成刀具开刃全流程工序;水磨工作站主要是利用机器人配合多台水磨机完成自动化上下料和打磨过程。

让机器人“磨剪刀”有两大好处,一是提升综合生产效率,从珞石的实践数据来看,刀具开刃工作站可以直接替代人工,且工作不受时间限制,生产效率提升50%以上。

水磨工作站可以达到10秒内完成设备自动取放料,设备稼动率(是指一台机器设备实际的生产数量与可能的生产数量的比值)可达95%。

二是大幅提高一致性和良品率,使用机器人进行刀剪打磨,可以保证每一件产品都保持相同的打磨路径及力度,确保开刃后刃口成形一致性。而人工操作则会因技术、经验、精力等原因产生品质波动进而影响良品率。

为了达到这样的使用效果,庹华和他的团队攻克了多个技术难点。

首先,磨刀的经验和技术主要集中在那些老师傅的脑海里,珞石机器人派了很多程序员先去学磨刀,学会了之后再把这些技术编写进程序,这中间难免存在信息传输的偏差,所以机器人经历了长时间的试错和学习。

庹华说,最开始机器人学会磨一把新刀需要3-5天时间,即便现在也要花2天左右,我们一共磨了几百万把刀,花了大量时间和成本教会机器人。

其次,每把剪刀规格都不一样,所以需要针对不同品牌、不同型号的产品做深度适配。所以珞石机器人的产品上增加了视觉摄像头和力学传感器,让机器人可以看到每把刀的区别同时控制好打磨的角度力度。

最后,为了机器可以更加快速学习,庹华还带领团队做了大量数据采集、梳理、分析工作,把每把剪刀的参数汇总进数据库,将磨刀工艺以数据的形式存储下来,为以后产品的迭代提供支撑。

庹华认为,虽然前期他和团队花了大量精力,但是俗话说“磨刀不误砍柴工”,这样的努力非常有价值,整个数据模型训练好之后一切就变得非常顺利。

作为合作伙伴,中华老字号张小泉方面对珞石机器人非常认可,双方第一次见面时庹华和团队负责人介绍完他们的解决方案后,张小泉方面负责人表示十分满意,现场就签订了合作协议。

因为今年疫情的影响,制造业从业者对自动化替代人力的认知发生了根本改变,以前采购设备的时候企业主要考虑直接成本,即买机器人的价格。

而今年很多企业开始考虑管理成本,招工需要考虑人员素质、人数等很多因素,还要培训管理,万一员工跳槽又要重新招聘,成本也不低。

购买一套机械化解决方案的确需要一定成本,但是它可以24小时工作,再加上目前国内技术越来越成熟,部署自动化的成本也趋于降低。

“以前很多工厂用不起用不懂,现在是他们都主动来咨询自动化部署,我觉得明年市场会更乐观。”庹华最后总结说。