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我院专家在2019中国打磨抛光机器人发展论坛的演讲实录
发布时间：2019-6-4
我叫韩明宇，来自国机智能技术研究院，我今天分享的题目：机器人打磨抛光技术的应用与实践。
从四个方面分享：我与团队做的一些案例，这些案例中得到一些启示，经验和解决方案，最后是我对这个行业未来的畅想。
案例分享
国外一些先进的技术分享给大家，然后是我做的三个项目。这是一个德国企业在中国一家铸造龙头做的案例。这个德国机器人公司，首先是一个百年企业从机床行业起家，他们拥有全自动气浮型六维顺从机构的全球专利和20年的机器人打磨工艺经验。我国的机器人打磨工艺，大多做到铸铁、铸钢、铜合金、铝合金，而这家企业对于工艺的探索已经到了晶像级别，所以时间的积累还是沉淀出了很多东西。
这是一家加拿大的机器人公司，他们在航空发动机叶片领域研究了20年，他们做的叶片打磨抛光设备全球领先，波音、空客、罗罗都是他们的客户。刚才很多嘉宾讲到，我们做好机器人打磨抛光需要力觉的传感、视觉的传感，而他们做的叶片视频不需要力觉、视觉，能保证加工精度达到3个μm，操作工也不需要进行机器人的编程，能够完成各种叶片的全部位抛光，这是非常厉害的。
这是一家美国的公司，他们原本是铸造行业铸造生产线的企业，后来后延到采用机器人做铸造后处理。特别在超大扭矩的切割磨削方案，我们常规的想法，这种工艺已经不适合机器人操作的，他们也可以做。不止能做，还能远程操控，利用视觉技术和VR通过眼镜对操作工进行指导，还有人工-半自动-全自动的编程方式等可选。
然后看一下我们是怎么做的，这是我做的第一个项目，对我印象很深刻，估计会影响我一生。这是一关船用推进器，也就是螺旋桨的打磨。工件是一个复杂的曲线且各种不同，它的材料是镍铝青铜、锰铝青铜。工艺上完成平整抛光到压花，验收标准是苏联的标准，沿用60年代的，非常苛刻。我们做到超高的合格率。
为什么要提到验收标准？这个项目验收的时候，在螺旋桨任选52个相关点，这52个相关点的坐标是有要求的，正常人打磨的坐标，只要40个合格，这个工件就合格了，我们能做到50个。我们的合格率从80%提高到95%。
但是这个项目也有很多问题，刚才也有很多人提到，机器人打磨项目有很长的研发投入和研发周期。我们能也遇到了，而且这个项目尤为明显。当然这个项目很难，最终通过借助于ATI的技术，我们自己总结的一些经验，通过不断的调整，把曲面打的非常好。但是一些过渡性的调整却花了我们很多时间。
我想提一个故事，我们做了3万元的焊接刀架，什么刀架呢？大家可以理解为书架，都是人工焊出来的。我们刀架价值3万元，是一个8米长，3米高的架子，里面放满了可行的不可行的好用的不好用的做螺旋桨的刀具，这个研发成本怕是比霍总提到的研发投入要高出很多。
这是大型铸造件切割打磨方案，2016年交付，产品是木模铸造的，突出的特点是每个工件都不一样，木模修不修不一样，工件的毛刺从3毫米到8毫米，工件自身差异也要有2-3毫米。同时切割这个动作对于机器人的挑战也非常大，设备还要兼顾8种同类产品的工作，对我们的要求是10分钟完成一个产品，但是人做形状最规整的3公分的工件要30分钟。我们完成了客户提出的要求。
这么大的去料量对刀具的寿命提出了很高的要求，我们总结了如何去平衡刀具的自锐性和刀具寿命之间的关系，采用哪种独特的关系的刀具性价比最高。针对复杂的工况，零部件的情况，我们引入了机器视觉。包括恶劣的施工环境，如何在这种恶劣的施工环境，我们总结了相关的施工经验与作业指导。
裤子没跑，眼镜确跑了。我是穿裤子的人，当时在现场施工，我穿了一条不错的裤子，家人帮我洗，洗出来再穿穿吧，我说扔了吧，她帮我洗完成后，和我说这条裤子扔了吧，现场环境就是这样。眼镜跑了，我们有一个同事，他不习惯戴护目镜，戴了两个月之后人坚持不住，跑了。这个行业，特别是机器人打磨抛光行业，更加缺乏人才，缺少吃苦耐劳，既懂机器人，又懂工艺，还能坚守在这么恶劣环境下的人才。
超大型铸造件磨削系统，这张不方便拍照。这个工件是直径18米，重量差不多180吨左右，去料量在1毫米，这么大的磨削量除了要对系统进行实时补偿，还要求我们系统具有很高的扭矩。每个产品，我们图片上看到的是6个叶的，有5个叶的，还有4个叶的，每个大小又都不一样。如果人工干，一个班组要干一个月，我们设备要连续干，干20天。怎么实现20天的连续工作，我们在这个工艺上是有独特设计的。这个项目也是苏联的验收标准，它的验收标准是在一个叶片上挂10公斤的重物，这个桨得转起来。
刚才说不让大家拍照，为什么呢？我原本干这个项目，也不想再干这一行，为什么？因为铜粉沫在身上是洗不掉的，每天洗澡都洗不掉。但是后来我为什么坚定决心呢？甲方领导对我说小韩，咱们这个桨干嘛的，知道吗？他说是放在这个船上的，就是我们辽宁舰，这是国家或者军事实力的储备，我本身又是辽宁人，又能尽自己的微薄之力，我觉得这种荣誉感是不言而喻的。
启示与关键
看看这些项目有什么特点，在哪些方面应用了哪些关键的技术。工艺复杂，材质不一，要求有大量的试错成本。今天这把刀很好用，明天到别的地方就不一定了。验收标准非常苛刻，还有的没有验收标准，比如说螺旋桨不告诉你打成什么样，他告诉你合格就合格了。少有成熟的标准解决方案案例，如果这是个焊接项目，我可以找到之前成功的案例，学习一下可以用，但是抛光打磨没有。严酷的施工环境，对设备和人都提出了更高的要求，没有统一的评价标准，后续会产生很多的扯皮，工人如何去操作，项目如何去验收，包括一些技术性的短板，特别是像我之前提到的军工项目，肯定是希望用一些国内可靠的传感器或核心零部件，但这些技术国内往往还没有突破。
总结一下，这些项目难度大、周期长，工艺复杂、技术无参考、人员经验不丰富、验收无标准。我们怎样保证呢？从系统工程学来讲，我们需要有健全的项目管理制度，要有可靠的机械设计，这个设计既要保证高尘、高冲击、高干扰的情况下能够使用。同时，我们的精密控制技术保证无论在什么情况下都不能伤人。全面的传感器技术，很多东西要测的准，也要打的准，磨的准，要有成熟的客户沟通技巧。
经验和解决方案
成功要素，首先得有一个优秀的团队基础，要有多年的实战经验，项目管理人员团队和客户的支持。
我们的企业，我们是国机智能技术研究院，可以向霍总说的那样是一个国家队，但我最骄傲的不是企业的性质，骄傲的是有100人左右的研发团队，有10名左右的博士来支撑后援，他们为我们提供了最好的技术支持。
我们的项目管理，针对这些项目的财务管理，有奖惩制度，从采购到运输，到最终维护，有项目的人员管理，有项目的总结。
我们的人员团队，有高级机械工程师、高级电气工程师、高级视觉工程师，如果这些东西把它换成焊接，我们遍地都可以找得到，谁家都有，整个中国不夸张，发一点简历招来30个人都有可能。但是换成打磨行业，可能花30天时间找到1个人吧。
机器人打磨抛光跟其他应用在客户沟通上又有什么区别呢？我们跟客户的沟通，很多客户觉得我这个件给了你，你就应该把我这个100%解决了。但是以现在的技术来看，很多情况是做不到的。所以我们跟客户交流的时候就把这个技术对接好，哪些是我们能够实现的，哪些是确实有难度的，能够突破的，我们分步进行。商务对接，这些项目有好多研发投入，这些会给客户带来了成本，但是我们也要跟客户沟通清楚。售后培训，像我们之前做的项目都是特大的项目，它的安全、操作性。设备损坏了没有关系，可能我们还有方法进行补救。一旦把工件损坏了，一个工件顶10个设备，这样产生的影响就很大了。然后长期的跟踪和总结，为我们之后的经验，包括之后的项目打下基础，同样，这些需要我们客户团队从采购、技术、使用、维护等各方面的配合。
经验分享，我们的经验，在之前的三个案例中也有讲到，大家刚才也讲了打磨项目都要除尘，但如何在防爆的情况下进行除尘，如何在18米的工艺上进行除尘，对它们进行操作，我们有更多的经验。包括在这些特大型的，如何在特大型的材料进行运输和装配，如何在特种环境下进行调试等等我们都有一定的经验。大家对这三个案例或者类似的东西感兴趣，可以会后进行深入交流。
未来
我对整个行业提出未来展望。首先，整个团队应该继续更多资金的支持，有更多的人和人才的培养制度，每个从业者都应该有更明确的定位，更好的担当，对未来要有更好的愿景。
刚才说机器人产品，我也想到了机器人都有铸造版的，没有打磨版的，无论是国内外的各个品牌或各个方向，反而我知道有一些国内的机器人进行了定制开发，比如我们自己的品牌机器人，可能在汽车应用上进行了部分的定制，未来可能有面向打磨机器人的型号产生。至于工具和传感器，我谈过好多工具和传感器的供应商，他们说我们的工具，人工能用20年，但是机器人有没有用过？对不起，不方便使用。如果在座各位，或者是工具的提供商、或者是传感器的提供商，希望你们能照顾一下我们，帮我们开发更多更好更有效的工具。至于刀具和磨具也是这样，更适合机器人来应用的，毕竟机器人跟人还是有区别的。
对于机器人打磨抛光行业，我希望有更广泛的机器人团队参与进来，有更多的交流机会，有更成熟、更广泛的行业标准落地。对于国产的机器人和国产的机器人应用，包括工具，有更多的支持，甚至可以考虑成立机器人执行工具的具体联盟或论坛，来讨论一下工具如何更适合于机器人，更合适于机器人打磨。
至于技术未来，要有更多的传感器使打磨机器人成为智能，要有人工智能技术引入，让之前积累的工艺数据自己学习，让它更智能，有更多打磨的工具和方法让机器人玩出更多的花样。然后新材料，无论是机器人的性价比还是打磨锋利性，都更好。最后普遍性技术更新让机器人打磨抛光更加实惠，能够惠及更多的企业用户。