在智能制造的關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)中，智能裝備至關(guān)重要。智能裝備是高端裝備的核心，也是智能工廠(chǎng)運(yùn)作的重要手段和工具。

隨著新一代信息技術(shù)與工業(yè)化的不斷融合發(fā)展，以工業(yè)機(jī)器人、智能傳感器、智能生產(chǎn)設(shè)備、智能物流設(shè)備為代表的智能裝備產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，在推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設(shè)過(guò)程中，智能裝備和相關(guān)技術(shù)的合理應(yīng)用，可以有效地減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率。

當(dāng)前，智能裝備已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、消費(fèi)電子產(chǎn)品制造、工程機(jī)械制造、醫(yī)療器械制造、倉(cāng)儲(chǔ)物流等多個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了快速的發(fā)展與增長(zhǎng)。

01、智能裝備包括哪些應(yīng)用舉例 

智能裝備主要包含智能生產(chǎn)設(shè)備、智能檢測(cè)設(shè)備和智能物流設(shè)備。制造裝備在經(jīng)歷了機(jī)械裝備到數(shù)控裝備后，正逐步向智能裝備發(fā)展。

● 比如Trumpf(通快集團(tuán))的激光切割加工中心可以實(shí)現(xiàn)三維切割，多臺(tái)激光加工中心可以共享激光源； 

● DMG MORI已推出了能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)增材制造和切削加工的混合制造加工中心； 

● MAZAK的智能機(jī)床配備了針對(duì)加工熱變位、切削震動(dòng)、機(jī)床干涉、主軸監(jiān)測(cè)、維護(hù)保養(yǎng)、工作臺(tái)動(dòng)態(tài)平衡性及語(yǔ)音導(dǎo)航等智能化功能，可以自行監(jiān)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并進(jìn)行自主反饋，從而大幅度提高機(jī)床運(yùn)行效率及安全性。

02、我國(guó)智能裝備的發(fā)展 

2018年我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)也增長(zhǎng)迅猛，高速龍門(mén)五軸加工中心等20多類(lèi)產(chǎn)品基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，具備替代進(jìn)口產(chǎn)品的水平；精密臥式加工中心擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和柔性制造系統(tǒng)核心技術(shù)；高速、復(fù)合等高檔數(shù)控加工中心已完成階段性研發(fā)；多通道、多軸聯(lián)動(dòng)等高性能數(shù)控系統(tǒng)系列產(chǎn)品打破國(guó)外技術(shù)壟斷，主要技術(shù)指標(biāo)已基本達(dá)到國(guó)際主流高檔數(shù)控系統(tǒng)的水平，實(shí)現(xiàn)了為多種高速、精密數(shù)控機(jī)床配套。

 03、增材制造裝備的應(yīng)用 

2018年，也是增材制造設(shè)備飛速發(fā)展的一年，尤其在金屬增材制造方面，出現(xiàn)了新的、價(jià)格較低的3D打印技術(shù)，如Markforged和Desktop Metal的材料擠出（Material Extrusion）解決方案。此外，市場(chǎng)的興趣還集中在即將推出的生產(chǎn)級(jí)別的金屬3D打印技術(shù)上，如HP（Metal Jet）和Desktop Metal以及Stratasys的LPM解決方案。 

金屬增材制造技術(shù)不僅改變了復(fù)雜產(chǎn)品的制造方式，還改變了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，也徹底打破了可制造性的桎梏，催生了創(chuàng)成設(shè)計(jì)（Generative Design）等新的設(shè)計(jì)模式，從計(jì)算機(jī)輔助人設(shè)計(jì)，演化為人輔助計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)。金屬增材制造技術(shù)用于制造業(yè)可以使得用戶(hù)能夠更快，更有效地創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)、管理資本成本，重塑供應(yīng)鏈，創(chuàng)造新市場(chǎng)并生產(chǎn)以前不可思議的零件。

目前，我國(guó)金屬增材制造工藝技術(shù)水平也在加速提升，一批工藝裝備、關(guān)鍵零部件、軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)突破。來(lái)自國(guó)內(nèi)的西安鉑力特（金屬3D打印，估值超過(guò)20億元人民幣）、北京鑫精合（金屬3D打印）以及湖南的華曙高科（金屬、尼龍3D打印）等廠(chǎng)商增速非常快，受到了廣泛的關(guān)注。

華中科技大學(xué)張海鷗教授團(tuán)隊(duì)的“高端鍛件微鑄鍛銑復(fù)合超短流程增材制造技術(shù)與裝備”項(xiàng)目也可廣泛服務(wù)于航空航天、武器裝備、船舶海工等領(lǐng)域，開(kāi)啟了中國(guó)領(lǐng)先于世界水平的短流程、輕載、節(jié)能、省材、綠色制造新時(shí)代。

04、工業(yè)機(jī)器人裝備的發(fā)展 

在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，全球工業(yè)機(jī)器人正處于高速增長(zhǎng)的時(shí)期，尤其是中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度已經(jīng)達(dá)到58%，并連續(xù)五年成為全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)。傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人通過(guò)換人實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單自動(dòng)化的模式，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足行業(yè)發(fā)展新需求，智能化的工業(yè)機(jī)器人正成為行業(yè)發(fā)展的重中之重。 

智能工業(yè)機(jī)器人可以通過(guò)集成視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，準(zhǔn)確識(shí)別工件，自主進(jìn)行裝配，自動(dòng)避讓人，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。

例如，ABB推出的雙臂機(jī)器人YUMI，就是智能型工業(yè)機(jī)器人的典范。協(xié)作機(jī)器人則進(jìn)一步擴(kuò)展了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，更好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)融合。博世推出的APAS生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，就是一種可以輔助人工的移動(dòng)式機(jī)械手，與工人協(xié)同作業(yè)。在一些對(duì)工人健康有傷害的工序，應(yīng)當(dāng)大力推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用。此外，機(jī)器人的智能化除了體現(xiàn)在協(xié)作機(jī)器人之外，還體現(xiàn)在機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用上。

使用3D視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分揀、抓取等功能的機(jī)器人企業(yè)越來(lái)越多，越來(lái)越多的工業(yè)視覺(jué)技術(shù)提供商也不斷涌現(xiàn)。工業(yè)機(jī)器人與視覺(jué)傳感器、力覺(jué)傳感器的集成應(yīng)用能夠大大提高機(jī)器人動(dòng)作的準(zhǔn)確性和靈活性，未來(lái)，具備人機(jī)交互和融合功能的智能機(jī)器人將是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的必由之路。

05、智能檢測(cè)裝備 

在智能檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，隨著制造企業(yè)規(guī)模和產(chǎn)量的不斷擴(kuò)大，制造企業(yè)已開(kāi)始采用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)替代人來(lái)完成產(chǎn)質(zhì)量檢測(cè)工作，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以替代目視檢測(cè)，例如在SMT行業(yè)自動(dòng)將電路板拍照，與標(biāo)準(zhǔn)的電路板進(jìn)行比對(duì)，替代人工進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)；其次，通過(guò)英語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，也可以幫助工人準(zhǔn)確取貨。 

IBM所推出的認(rèn)知視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)在電子制造行業(yè)的應(yīng)用中，可以通過(guò)高精度的攝像頭放大產(chǎn)品表面細(xì)節(jié)，在細(xì)微層面進(jìn)行拍照和分析，能檢測(cè)人眼不能發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，如PCB板缺陷、手機(jī)部件缺陷、液晶缺陷、晶片缺陷、光學(xué)鏡片缺陷等；而在汽車(chē)制造行業(yè)，IBM認(rèn)知視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)可以根據(jù)車(chē)型的3D數(shù)據(jù)制定出機(jī)器人手臂的行動(dòng)路徑，配合矩陣式工業(yè)相機(jī)和輔助光源，完成全車(chē)360度高清尺寸的拍照，然后實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過(guò)部署在產(chǎn)線(xiàn)邊的缺陷識(shí)別系統(tǒng)對(duì)所拍攝的照片進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，識(shí)別出照片中缺陷位置和缺陷類(lèi)型。 

06智能物流裝備 

在推進(jìn)智能工廠(chǎng)建設(shè)時(shí)，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)盡量減少無(wú)效的物料搬運(yùn)，應(yīng)用智能物流設(shè)備也十分重要。智能物流設(shè)備包括自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、智能夾具、AGV、桁架式機(jī)械手、懸掛式輸送鏈等。

例如，F(xiàn)anuc工廠(chǎng)就應(yīng)用了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作為智能加工單元之間的物料傳遞工具。當(dāng)前，SLAM（同步定位與地圖構(gòu)建）技術(shù)已在AGV上得到了應(yīng)用。SLAM技術(shù)可以在不具備周?chē)h(huán)境信息的前提下，讓移動(dòng)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)自身攜帶的傳感器和對(duì)周?chē)h(huán)境的感知進(jìn)行自身定位，同時(shí)增量式構(gòu)建周?chē)h(huán)境地圖，提高移動(dòng)機(jī)器人自主能力和環(huán)境適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)在未知環(huán)境中進(jìn)行自主定位和導(dǎo)航。 

SLAM運(yùn)用在AGV物流小車(chē)上，可以不用預(yù)先鋪設(shè)任何軌道，方便工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)的升級(jí)改造和導(dǎo)航路線(xiàn)的變更，實(shí)時(shí)避障，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，更好地實(shí)現(xiàn)多AGV小車(chē)的協(xié)調(diào)控制。當(dāng)下國(guó)內(nèi)有一些AGV企業(yè)都已開(kāi)始將SLAM技術(shù)應(yīng)用到AGV上，如海康威視、艾吉威、鐳神智能等。

07結(jié)語(yǔ)

筆者認(rèn)為，智能裝備的應(yīng)用，對(duì)于加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升生產(chǎn)效率、技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源資源消耗，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的智能化和綠色化發(fā)展具有重要意義。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐步推進(jìn)，未來(lái)智能裝備還將應(yīng)用于更多行業(yè)及生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，智能裝備行業(yè)也將圍繞產(chǎn)業(yè)升級(jí)得到進(jìn)一步發(fā)展。 

但也要看到，雖然我國(guó)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得到了前所未有的重視，仍存技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱等不足，還需要不斷完善，補(bǔ)足短板。

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