央視國防軍事頻道《國防科工》曾報道了航空工業(yè)西飛鈑金工李世峰用一把榔頭敲出幾百架戰(zhàn)機的故事，而且，不只我們這樣做，國際上也通行這種方式。在位于西雅圖波音的工廠里，有20余人如李世峰一般，專門負責打磨飛機的蒙皮，波音737型、757型、767型、777型等各種大型民航機，都是在西雅圖的工廠這樣一榔頭一榔頭敲出來的。在位于圖盧茲空中客車工廠、位于德比的勞斯萊斯工廠，同樣有著手持榔頭和鑿子的工人，專門負責打磨飛機的蒙皮。那為什么當今工業(yè)技術(shù)已經(jīng)高度自動化，部分零部件的打磨依然主要由人工完成？帶著這樣的疑問，我們今天一起來探討一下打磨工藝的難點，打磨自動化的現(xiàn)狀與前景，機器人打磨如何才能成為老“磨工”？機器人如何分得打磨市場一杯羹等問題。

1 何為打磨？

打磨，是表面改性技術(shù)的一種，通過摩擦改變材料表面物理性能的一種加工方法，主要目的是為了獲取特定表面粗糙度。在傳統(tǒng)的制造業(yè)中，打磨應(yīng)用十分廣泛，如鑄、鍛造和焊后的零件通常需要通過打磨來提高輪廓精度和表面質(zhì)量；精密的光學鏡片，大型復(fù)雜構(gòu)件如葉片，特殊材料的薄壁件等需要依靠打磨加工來滿足特殊的表面需求。正如上述工業(yè)場景，材質(zhì)復(fù)雜，加工工藝復(fù)雜多變等多種原因給打磨帶來多種特定化的需求，導致需要人工憑借經(jīng)驗，自主判斷如何更好打磨。

2 打磨自動化的現(xiàn)狀、前景與難點

在社會老齡化日趨嚴重的發(fā)展態(tài)勢下，打磨工出現(xiàn)了青黃不接的局面，熟練工大量缺乏，勞動力不足的問題，與此同時，隨著自動化和機器人技術(shù)的大力發(fā)展，自動化打磨逐漸發(fā)展并廣泛應(yīng)用于汽車制造、3C行業(yè)、家電零部件行業(yè)、木材建材家居制造等行業(yè)，用于工件的表面打磨、棱角去毛刺、焊縫打磨、內(nèi)腔內(nèi)孔去毛刺等工作。

與人工打磨相比，機器人打磨能避免火花、粉塵及噪音對人身心健康的影響；能解決打磨不一致的問題；能降低人工成本，提高生產(chǎn)效率。數(shù)據(jù)顯示，2022年我國拋光打磨機器人市場規(guī)模達96.1億元，同比增長18.7%，其中汽車、3C電子行業(yè)的占比排名前二，分別占比18.9%和19.5%。未來，在制造業(yè)自動化需求持續(xù)釋放的態(tài)勢下，機器人打磨這一“潛力股”有望拓展更多用武之地。

毋庸置疑，機器人打磨的優(yōu)勢十分明顯，但因打磨工藝的特殊和難點，導致經(jīng)過多年發(fā)展，拋光打磨機器人應(yīng)用規(guī)模仍然較小。

對于發(fā)展緩慢的原因，通過對市場的觀察，大致存在以下制約因素：1.對于老磨工的打磨經(jīng)驗，難以完全遷移至機器人程序中；2.力控力度較難實現(xiàn)隨機調(diào)整，以應(yīng)對被加工工件表面復(fù)雜變化；3.部分場景打磨路徑復(fù)雜，機器人軌跡自適應(yīng)較難；4.打磨場景可大致分為軟硬材料，軟材料如塑料、木料等，硬材料如金屬等，硬材料對機器人剛性要求高；5.場景通用性低，打磨工件產(chǎn)品類型、規(guī)格多樣，難以規(guī)模化復(fù)制同類工藝。

3 機器人如何成長為老“磨工”？

道阻且長，未來可期。機器人打磨是趨勢必然，但如何成為老“磨工”？這不是一蹴而就的事情。雖然自動化打磨進程并不如其他工藝速度快，但是值得慶賀的是，據(jù)小編所知，多家協(xié)作機器人企業(yè)十來年如一日的深耕在打磨市場，以期開出智能化賦能傳統(tǒng)工藝的火花，而且在某些行業(yè)里面正由星星之火形成燎原之勢。本文僅以協(xié)作機器人企業(yè)——節(jié)卡機器人為例，該公司面對打磨機器人接觸力控制、軌跡規(guī)劃等技術(shù)難點，經(jīng)過多年的案例實踐與技術(shù)積累，已形成成熟的柔性智能力控打磨方案。并已經(jīng)在汽車和3C等行業(yè)取得了較好的應(yīng)用。

針對曲面形狀復(fù)雜多變，自動打磨軌跡規(guī)劃難的問題，節(jié)卡機器人打造了多點位示教+自研力控算法。節(jié)卡機器人可攜帶打磨工具依據(jù)自定義的示教軌跡運作，并在力控補償作用下，根據(jù)產(chǎn)品表面輪廓變化來實時調(diào)整作用力，滿足平面、邊緣，甚至是大曲率、復(fù)雜曲面的軌跡跟蹤與自適應(yīng)要求。

針對產(chǎn)品產(chǎn)品一致性問題，節(jié)卡機器人推出搭配六維力傳感器+恒力柔順功能。傳感器精度可達量程千分之五，節(jié)卡機器人可實時反饋、調(diào)整并精確保證恒力打磨，使打磨工具在設(shè)定的接觸力范圍內(nèi)緊密貼合產(chǎn)品表面，有效化解工件打磨不均、打磨過度問題，提升產(chǎn)品一致性。

針對產(chǎn)品種類多，多樣化打磨需求，節(jié)卡機器人可賦能企業(yè)實現(xiàn)快速換產(chǎn)。JAKA協(xié)作機器人力量程可達800N，力矩量程可達40Nm，過載能力可達5500N/160Nm，小巧靈活、部署調(diào)試快。

在使用上，JAKA打磨機器人適合零基礎(chǔ)操作工，實現(xiàn)快速上崗。工人經(jīng)短期培訓后，可快速掌握JAKA圖形化編程&拖拽示教功能。JAKA Zu APP內(nèi)置既有編程模塊，工人通過組合指令模塊可快速設(shè)定直線、弧線、多層次嵌套的打磨路徑，編程像搭積木一樣簡單。節(jié)卡機器人力控拖拽示教十分順滑，工人可手動拖拽機器人編輯點對點軌跡，簡易直觀，調(diào)試靈活。

目前節(jié)卡機器人在汽車、3C電子及家具木料等行業(yè)有較為成熟的應(yīng)用。

在汽車行業(yè)，實現(xiàn)了后視鏡外罩合模線打磨拋光，針對后視鏡外罩的外形和材質(zhì)特殊性，JAKA打造了汽車后視鏡外罩打磨拋光柔性自適應(yīng)解決方案。

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在3C電子行業(yè)，實現(xiàn)了手機金屬外殼打磨下料，節(jié)卡機器人通過集成復(fù)合夾具和浮動打磨工具，配合工裝治具，可實現(xiàn)機器人代替人工完成打磨拋光工藝、自動下料，提高產(chǎn)品一致性、良品率，降低人工勞動強度，改善工作體驗。

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在通用工業(yè)行業(yè)，實現(xiàn)了家具木料曲面打磨。除此之外，節(jié)卡機器人在五金、陶瓷制品、半導體、醫(yī)療器械等領(lǐng)域的打磨場景也有著不俗表現(xiàn)。

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依托軌跡規(guī)劃與平滑、末端抖動抑制等方面核心技術(shù)及場景實踐經(jīng)驗，節(jié)卡機器人不斷破解千行百業(yè)的打磨自動化難題，助力制造業(yè)產(chǎn)線釋放自動化“磨”力。

相信隨著越來越多的企業(yè)不斷躬身行業(yè)、鉆研市場、精進技術(shù)，終將實現(xiàn)更多領(lǐng)域高質(zhì)量的自動化打磨。

審核編輯：黃飛

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