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国产打磨机器人何时能“拨开云雾”,迎来打磨机器人新时代?

2025/5/27 11:23:17 标签:中国传动网

打磨是一种通过机械或手工方式对工件表面进行加工,以达到去除毛刺、平整表面、提高光洁度要求的特殊工艺,作为产品加工的最后一道工序,直接影响产品的外观质量和性能,在制造业中扮演着重要角色,市场潜力巨大。


从目前的市场格局来看,传统人工打磨占据主导地位,而机器人打磨的渗透率仍处于非常低的水平。随着人工成本持续攀升、以及打磨作业环境带来的职业健康危害和“招工难”等问题日益凸显,机器人替代人工的趋势明显,成为了满足行业提效、增速、降本的刚性需求。

MIR DATABANK

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打磨机器人为何优势凸显,却无处生根


尽管打磨机器人被视为“硬刚需”,但就客观事实来看,目前行业发展并不算顺利。据MIR 睿工业数据显  示,2024年中国工业打磨机器人市场规模约为0.76万台,同比增长2.8%。


2017-2028年中国工业打磨机器人市场规模推移(台)

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数据来源:MIR睿工业《2024年打磨机器人市场研究报告》


就目前而言,中国打磨机器人市场需求尚未得到完全释放,相较于工业机器人应用较多的焊接、上下料、搬运码垛等场景,市场渗透率仍处于较低水平。在实际部署与应用中,打磨机器人仍然面临着诸多挑战,例如:


1. 产品一致性差

在生产环节中,焊接或铸造工艺导致的产品形变、不同批次原材料差异等因素的存在,造成机器人在执行固定程序时难以实现兼容和补偿,导致产品合格率较低。同时,面对多样化产品规格时,工装和夹具难具兼容性,频繁换线影响生产效率;


2. 机器人性能不足

① 大多数机器人因刚性、轨迹精度、稳定性不足,在类似抛光等加工场景中,易受到振动等因素影响,导致打磨出来的产品粗糙度不达标;

② 碰撞导致零点丢失,原有打磨轨迹无法使用,需要重新调试,费时费力;


3. 机器人编程效率低

由于机器人编程复杂、依赖人工示教编程,调试周期长;而离线编程由于实物和模型存在偏差,机器人适应性差,难以满足柔性化生产需求;


4. 机器人成本过高

目前打磨市场基本被外资厂商所主导,机器人价格高、设备投资回报周期长等因素导致机器人产品主要服务于大型企业,难以满足中小型企业的定制化需求。

除了机器人本身存在的痛点和客观因素在一定程度上阻碍了打磨行业本身的发展,市场层面也存在制约。从打磨整体市场来看,市场零散、销售渠道薄弱,集成商和本体厂商大多专注于各自擅长的特定细分领域,企业规模小、销售渠道单一,这种碎片化的格局也进一步限制了打磨市场的进一步开拓。

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如何化解打磨机器人痛点?


面对打磨行业长期存在的技术瓶颈和应用难题,尤其是生产端存在的问题,以珞石机器人为代表的国产厂商正在通过持续创新提供系统性解决方案。针对打磨场景对机器人性能、精度、可靠性等方面的严苛要求,珞石机器人凭借对打磨工艺的深入理解和多年案例实践经验,率先进行了深入的技术创新和市场布局。


作为国产机器人领域的代表企业珞石将打磨作为重点发展方向,成立了专门的打磨产品线,并针对打磨场景基于现有产品平台,全新开发了NB12h-12/1.4(负载12kg、臂展1473mm),NB25h-25/1.8(负载25kg、臂展1836mm)和NB25h-35/1.8(负载35kg、臂展1836mm)的3款打磨专用机器人,针对打磨作业中的振动抑制、精度、速度、刚性等方面进行了全面优化。

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硬件上


三款打磨机器人的4-6轴均采用准双曲面传动,具备更高抗载能力和抗冲击能力,提升机器人刚性的同时使机器人使用寿命更长,适配于高刚度作业场景。57mm超大中空手腕,使得打磨工具的复杂布线更轻松,部署更便捷。

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软件上


针对碰撞后零点丢失的问题,珞石基于高精度动力学模型实时检测外力,打造了高灵敏的碰撞检测功能。即开启碰撞检测后,机器人可快速缓冲撞击力,碰撞后快速恢复且不丢零点,重新上电后可继续使用,并保证零点偏差低于±0.04mm,响应速度提升100%,速度突变提升一倍。据了解,作为国内唯一实现规模化落地应用的碰撞检测功能,目前珞石已与部分国内的头部集成商达成合作,并进行深度升级测试,以保证打磨机器人产品从速度、精度等基础工序上都能满足生产条件。

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针对机器人高精度、高速度作业难题,珞石通过采用高刚性本体与新一代xCore控制系统,使机器人在轨迹速度、精度及可靠性等性能层面达到行业领先级别,打磨动作更柔顺,轨迹更精准。在精度上,每台机器人出厂前都会进行激光标定,打磨机器人采用TrueMotion高速路径精度保持技术,通过高精度误差补偿算法,实现机器人的轨迹重复精度小于0.3mm,重复定位精度小于±0.02mm,同时采用全局振动抑制技术,显著降低机器人末端抖动。

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在速度上,采用基于动力学的OptiMotion最优运动规划技术,最大发挥机器人性能,五轴速度提升6%,六轴速度提升10%,机器人速度相比上一代提升40%,达到业内顶尖水平。同时,在执行连续变姿态、连续小线段轨迹等复杂运动时更流畅,提高工作节拍的同时保障机器人的使用寿命。

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此外,面向复杂场景需求,珞石为客户开发了行业深度适配的柔性力控系统、视觉系统以及离线编程软件,让机器人同时具备物体识别能力及压力反馈能力。


1. 力控系统:力控系统具备全姿态力位补偿、闭环控制等功能,可实时地补偿法向偏移量20mm,实现产品恒力打磨,避免过载损伤工件或工具,有效改善因来料一致性差、工件柔性易变形等因素造成的良品率低的问题,保障复杂工件表面打磨质量一致性。


2.视觉系统:通过先进的算法和AI自动识别技术,视觉系统可实时采集处理工件信息,结合工艺要求自动规划生成物体边缘轨迹,同时可以根据不同的材料和打磨需求在线实时调整工艺参数,实现系统误差自动检测及补偿,大幅提升编程效率,尤其适用于小批量、多品种或者基于传感器的自适应柔性加工场景。

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3.打磨专用调试软件:珞石根据打磨客户的需求,专门定制开发打磨版本软件,使客户在产品调试上更便捷,更易上手。可支持自定义按键功能,可进行点位快速插入;支持可选程序段的点位偏移及镜像偏移。针对表面抛光打磨的场景开发出专用的MoveT摆动打磨指令,使客户在使用上更加便捷。


4.离线编程软件:珞石机器人离线编程与仿真软件RokaeStudio基于珞石控制系统开发,提供机器人库、设备库、工具库等丰富的云端资源库,支持多种轨迹生成方式,针对不同的复杂模型,可通过算法自动提取并精确识别模型的点、线、面特征,快速生成机器人运动轨迹。并且提供友好的人机交互界面,可大幅提升编程效率,简化操作门槛。

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此外,珞石以客户需求为导向,携手上游工具厂商及合作伙伴,通过技术与服务模式的多重创新,从打磨项目方案售前咨询,到面向客户定制化功能开发,为终端客户提供了贯穿产品生命全周期的服务。


典型案例


珞石机器人凭借卓越的技术实力,已广泛应用于打磨领域的头部集成商和终端客户,并实现多个项目批量落地。知名集成商如广州太威、磨致机器人等均选择了珞石的解决方案,共同服务于渤海活塞、飞龙股份、福田康明斯等知名企业。珞石的打磨机器人解决方案成功助力这些企业的发动机缸体去毛刺产线、涡轮壳去毛刺产线及铸铝壳体打磨产线实现了智能制造升级。通过多台设备协同作业,配合机器人高速、稳定、精准的轨迹控制,精确调节去毛刺力度,方案已在现场规模化应用,显著提升了产品质量与一致性。单台设备即可替代2~3名工人,在多机联动下进一步帮助客户大幅降低人工成本,提升生产效率与自动化水平,推动行业智能化转型进程。


①涡轮壳去毛刺


在汽车涡轮壳去毛刺的应用中,多采用手工去毛刺的方式,表面存在的毛刺易增加人员受伤风险,降低产品质量、影响设备使用寿命。且毛刺和金属粉末一旦进入气路通道或涡轮增压器内将导致管道堵塞,严重的还会影响汽车行驶安全。基于对打磨轨迹精度的苛刻要求,尤其是转弯区速度和精度高要求,珞石推出了涡轮壳去毛刺工作站。该工作站可实现各种尺寸和形状工件的去毛刺全覆盖,并通过机器人高速、稳定精准的轨迹动作,精准控制去毛刺力度,显著提升了产品质量和一致性。同时,该独立工作站可根据产能要求灵活部署产线,实现打磨过程100%动化;其一体化设计配备废屑收集系统,不仅能实现快速部署和投产,还确保了作业环境的清洁。在实际落地应用中,一台涡轮壳去毛刺工作站可有效替代2-3名工人,大幅降低了客户的人工成本,受到一致好评。

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② 门铰链打磨


在门铰链打磨场景中,机器人需要手持工件对铸件的合模线去毛刺,表面打磨抛光。然而,由于铸铝材料对于毛刺去除及表面质量要求高,打磨过程中会产生较大的冲击力,对机器人的打磨精度、刚性及稳定性要求严苛。珞石NB12h-12/1.4机器人,末端负载能力强,同时中空手腕走线更方便,避干涉性更强,可多角度变姿态对铸铝件的合模线进行去除,表面平整,配备可浮动力控砂带机对打磨量进行精准控制,满足复杂工况下作业的需求。同时,NB12h-12/1.4机器人采用碰撞检测工艺包,保证打磨质量稳定性的同时,有效规避人为失误造成的撞机风险。在实际应用中,该方案在节拍方面与机器人头部企业效率达到同等水平,合格率达到100%,投资回报周期降低至1.5年,为客户构建了稳定可靠的智能打磨解决方案,受到客户好评。

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03

何时开启打磨机器人新时代?


目前,工业机器人打磨应用主要集中在汽车零部件和3C等关键领域。随着力控技术和免示教打磨技术的持续突破与成熟,机器人打磨的潜在应用场景将不断拓展。从市场发展阶段来看,打磨机器人的应用将呈现明显的梯次推进特征。


短期内,由于汽车零部件、3C行业及五金卫浴产品标准化程度高,适合机器人单一产品多批量操作,未来将成为打磨机器人规模化落地的先导市场;

中期来看,随着视觉引导技术和AI技术的发展,打磨机器人将在医疗、航空航天等高附加值领域渗透;

长期而言,依托于AI技术、大数据模型等前沿技术,使打磨机器人具备自主轨迹规划能力,解决多品种、小批量的个性化制造问题,从而在家具制造、建筑等多样性需求较高的场景开辟新的增长空间。

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机器人打磨可以显著缩短产品更新换代周期,减少相应的设备投入等多种优势,尤其在中小企业的庞大需求带动下,打磨行业潜力将持续释放。尽管中国打磨机器人在核心部件、工艺等方面仍面临诸多挑战,但随着以珞石为代表的国产厂商以及生态厂商的共同努力,通过构建国产打磨机器人的技术护城河,中国打磨机器人产业将加速跨越“技术攻关-场景落地”的发展曲线,加速打磨机器人在中小企业的普惠应用,实现“机器人替人”的突破进展,迎来打磨机器人新时代,将工人从粉尘弥漫、噪声刺耳的作业环境中解放出来。



供稿:运控CMCIA

本文链接:http://www.cmcia.cn/content.aspx?url=rew&id=6513

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