机器人,如何适配船舶工业?

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在市场中选择一个成熟的机器人产品,再根据具体的生产特点,编程、配套、试验,开发出一个适应于本行业的机器人,这是目前船舶工业应用机器人的主要方式。这一过程说起来寥寥数语,但真的付诸实践时绝非坦途。造船业应如何应用机器人、如何加快发展造船用机器人,是目前造船业和机器人产业面临的共同课题。

管子“不圆”焊难“圆”

“我们一直强调前道工序,因为它的精度决定了机器人用得好不好。”上海船舶工艺研究所焊接工艺研究室副主任郑惠锦如是说。

2008年,该所主导研发的管子焊接机器人的试验效果一直不理想,*终发现问题是出在管子上。按照*初的设计,机器人在固定工位上,通过实时跟踪转动的管子来进行焊接。然而,国内管子的圆度不够,导致对精度要求很高的机器人“找不准”焊接点。针对这种状况,研发人员因地制宜,调整了有关设计参数,经多次试验攻克了这个技术难题,*终使该型机器人找准了“焊点”、稳定运行。迄今为止,该型机器人已在上海江南船舶管业有限公司运行了7年,其作业效率、质量均获得了江南管业的认可。

在工艺相对简单的管子和法兰焊接环节,尚且需要机器人迁就管子的加工精度,那么,若想在船舶建造其他环节广泛应用机器人,其难度更大。郑惠锦指出:“目前,受工人技能水平参差不齐、船厂外包型用工模式粗放以及管理水平不高等因素的影响,焊接机器人焊接工艺的设计参数很难在作业过程中得到严格执行。”

难题如“箩”正攻关

数据显示,当前日本造船企业造船焊接机器人化率达到了16%。我国船舶工业介入机器人领域较晚,基本遵循了外国船厂的技术开发路线。虽有技术可循,但机器人要真正走进我国船企,还有“一箩筐”的难题需要解决。

“船舶焊接是一种高度柔性化的作业,每次焊接的对象、摆放姿态、固定方式都不尽相同,对应的焊接工艺、焊接参数更是复杂多变。”郑惠锦认为,要想成功应用机器人,我国船舶工业需要解决诸多问题,尤其是要解决工件尺寸相对机器人较大、工件规格较多、机器与人混合作业、工件精度低等几大难题。目前,上海船舶工艺研究所正在研发复杂板架结构的焊接机器人,并计划研发多型智能化焊接技术装备,以进一步提升我国船舶工业的自动化焊接水平。

与此同时,国内高校也在积极尝试将机器人应用到造船领域。南昌大学机电工程学院教授张华团队研发的水下机器人曾在九江同方江新造船有限公司进行试验。据张华介绍,该机器人**采用了“局部干法”工艺进行水下焊接作业,取得了不错的试验效果。同时,该团队开发的弯曲自主移动焊接机器人目前正在江西江州联合造船有限公司进行试验。据介绍,该机器人无需导轨便可实现水平弯曲焊缝、角焊缝、船舱格子形角焊缝的自动跟踪焊接,特别适用于狭小空间的自动焊接作业。张华表示,这种针对非结构化作业环境的机器人,更能适应造船业的特点。

耐得寂寞待腾飞

目前,机器人在我国汽车、家电等行业的应用越来越广泛。今年上半年,工业和信息化部、科技部等有关部委将出台一系列进一步扶持机器人及智能制造产业的政策意见,并有望合计出台上百亿元产业扶持资金等措施。随着我国造船业的发展,越来越多的科研院所、高校和船企将目光转到了机器人领域,可以预期,机器人将会更深入地渗透到我国造船诸多环节。但是,我们在憧憬造船机器人美好未来的同时,更要守住当前和今后一段时期的寂寞。

国产机器人研制大多会遇到一些问题。南昌大学的机器人项目就面临着产业化瓶颈。相对于机器人的研发而言,将科研成果尽快投入市场并实现产业化是一个更繁杂的过程。张华表示,机器人项目若要投产,所需资金巨大,况且相关配套、政策等都有待完善,其难度丝毫不让研发过程。

船舶建造涉及工序多,不仅需要焊接机器人,装配、喷涂等工序也期待智能化装备的加入。据了解,目前业内已有团队开始研发喷涂机器人。据该团队负责人介绍,喷涂机器人在国外船厂尚鲜有使用,因此在国内研发喷涂机器人并在该领域**个“吃螃蟹”,其难度比预期要大得多。

造船用机器人的发展与机器人行业的发展也紧密相关。据了解,目前,以沈阳新松机器人自动化股份公司为代表的国内机器人制造企业,在**智能装备方面表现不俗,但相对于占据了目前工业机器人主要市场的瑞士ABB集团、日本发那科公司、日本安川电机株式会社和德国库卡机器人有限公司等国际机器人领域四大巨头而言,仍有不小的差距。同时,机器人本体的核心部件如减速器,目前仍被上述日本两家企业垄断。郑惠锦表示,国内不管是机器人本体的研发,还是造船用机器人的发展及关键技术的突破,仍有待时日。

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