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码砖机器人助力建设 解放人力

2014年05月20日 10:54中国机床商务网点击:5166

        导读:人工进行隔热砖码垛,在有机器人帮忙之前,是一件令工人皱眉头的重体力活。基于种种原因,企业使用机器人进行自动化码垛的需求非常强烈。在这样的背景下,中科院合肥研究院先进制造技术研究所接到了研制码垛机器人的项目。  

        “我们承担的隔热砖自动上料系统项目,经过几个星期的生产测试,已经达到了企业预期的自动化生产要求,获得了企业的高度认可。”中科院合肥研究院先进制造技术研究所(以下简称先进制造所)青年科研人员夏永彬表示。
  
  这项任务从签约到完成验收只用了短短半年时间。
  
  码砖,不仅仅是体力活
  
  人工进行隔热砖码垛,在有机器人帮忙之前,是一件令工人皱眉头的重体力活。粉尘重,夏天工作现场的温度常常飙升到45℃以上。工作环境恶劣不说,劳动强度还十分巨大—每班8小时,两名工人需码12车的砖,总重量可达2吨。
  
  “基于以上种种原因,企业使用机器人进行自动化码垛的需求非常强烈。”夏永彬说。
  
  由于现场工作环境高温高粉尘,再加上砖型多、砖形变化大,对工作节奏要求高,所以,即便是机器人码垛,难度也非常大。
  
  这就要拼科研单位的实力了。企业比较了几家科研单位的技术能力和设计方案,先进制造所让他们眼前一亮。
  
  此前,先进制造所的青年科研团队在相关领域曾经有过不少研发成果,比如智能清淤机器人、大型棒料机器人码垛生产线、自动化水泥套袋装置等。这些设备已经在相关企业投入实际生产,并积累了不错的口碑。
  
  接到项目后,夏永彬与同事高成飞、赵海彬、李岩峰等多次去现场考察,针对企业现在的生产现状,设计出了一种对现有的自动输送线改动最小的方案。
  
  项目组根据现有的条件和所要达到的目的,分析出项目的难点并进行细分,最后将任务细化到每个人。
  
  夏永彬是项目负责人,总体考虑项目的设计方案、项目进展时间节点的把握及跟企业沟通事宜,电气工程师高成飞负责控制方案的设计。机械部分由李岩峰负责吸砖手爪及真空气路的设计,赵海彬负责整形输送线、推砖机构、机器人支架及防护网的设计。
  
  在方案设计阶段,大家没少遇到困难。比如,科研团队既要顾及企业原有输送线又要考虑如何最简单有效地将整形输送线与现有的隔热砖输送线进行衔接,同时还要考虑现场的作业空间。
  
  “通过几次现场考察,我们巧妙地利用企业现有的一小段单独运行输送线作为与整形输送线衔接部分,在不改变原有输送线的情况下,实现了我们的设计方案,同时节约了空间,可靠性也不错。”夏永彬告诉记者。
  
  从“手爪”到“吸盘
  
  在这个项目中,如何设计“手爪”夹砖是一道难题。因为胚砖的砖形变化大,砖的上口和下口不一样大,而且胚砖还易碎。
  
  “我们综合研究所里其他同事之前做出的真空吸附技术,使用吸盘进行吸砖,实验证明,这样不但解决了抓取砖的问题,也解决了砖的堆垛问题。”夏永彬介绍说。
  
  企业生产的胚砖,同一批次的砖也会因为拌料加水不均导致胚砖的干湿度不一致,烘干后的胚砖尺寸误差大,吸盘手爪吸砖的时候,就会因为砖块变形大,吸盘对不准砖,而吸不上砖。
  
  为了让胚砖更稳定地被吸取,科研团队在第一次方案中考虑过对单块砖进行“整形”,实现砖与砖之间等间距。可实践中却发现,对单块砖进行整形达不到企业要求的生产节拍。反复调整整形方案后,大家发现改变吸盘间距便可提高吸砖稳定性。
  
  科研团队在进行现场调试时,在机械整形部分不进行调整的情况下,通过控制调整吸盘的中心距,使每个吸盘能够准确地吸上对应的砖。
  
  鱼渔双授才是好的合作
  
  这次合作让夏永彬感触良多,他说:“科研人员要透彻地理解企业的需求,提出合理的研发方案,以稳定可靠为装备开发的首要任务,不能一味追求技术前沿性,而是要能解决市场反馈的产业化难点。”
  
  虽然这样的合作半年便完成了履约,但是夏永彬与同事们也体会到技术与经济对接中一些颇为重要的东西。
  
  “首先,双方要构建一种诚挚深入的合作关系。”在夏永彬看来,科研人员发挥自身的技术优势,将实验室的成果应用于解决企业的生产需求,企业则应该为他们提供必需的研发条件。
  
  再有,科研人员输出的不仅是单项的技术,同时在与企业的合作研发过程中,也要协助培养企业的技术人员,提升企业的技术应用能力,保障研发成果长期稳定地应用于生产。这就好比“授人以鱼,也授人以渔”。
(来源:中国科学报)

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