工业机器人在定制家具中的普及应用
- 2019/11/4 8:35:53 17624
- 来源：高工机器人网
【仪表网 仪表下游】家具行业是劳动密集型行业，企业进入的门槛很低。20世纪80-90年代各种所有制企业迅速融入到这一行业。目前中国是世界上家具生产企业数量及从业人数多的国家，生产规模的快速增长伴随着产值的大幅度增加。近20年来的家具工业总产值年均增长都保持在15%以上，尤其是2004年更是以30%以上的速度迅猛增长，远远超过国民经济的发展速度，家具工业产值在国民生产总值中所占比重逐年增加，说明家具行业正随着中国经济的不断增长而持续稳定地发展，并且逐渐成为国民经济中不可缺少的重要行业。
但机器人切入家具行业一直存在难点，主要表现在精度、力度等多个方面，但随着定制家具生产结构的升级，家具企业对加工方式的灵活性有了更高的要求，因此工业机器人也在一定程度上解决了定制家具生产过程中存在的问题。
作为我国家居大家族中较“年轻”的行业，定制家具凭借其满足个性化需求、空间利用高、统一家居风格等优势在较短时间内占据大半市场。目前，我国定制家具行业正呈现迅猛增长的趋势，且在发展过程中，不断利用先进技术提高生产率。
定制家具小批量、多品种的定制化制造方式对家具制造装备提出了更高的要求，以数控加工设备和工业机器人为代表的先进制造装备不断引入制造的各个环节，对家具数字化与智能化制造水平提升起到了至关重要的作用。未来家具产业的发展方向，一方面：是设计和品质，另一方面：是多种规格款式这样才能满足各国不同阶层、不同喜好的消费者的需求。
随着定制家具生产结构的升级，家具企业追求更灵活的加工方式，这使工业机器人在家具生产中得以应用，实现了“机器人换人”这一理念，工业机器人原先就推动了定制家具的发展，工业机器人在定制家具生产过程中的优势可表现为：
1、可编程。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在均衡率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。
2、拟人化。工业机器有着较高的拟人化特点，有与人相似的腕部，手爪，手臂，关节等机械结构，可以完成与人类动作很相似甚至不能完成的动作。
3、通用性。除了专用场合而进行专门设计的机器人外，一般的工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性，同样的机器人可以完成各种不同的任务。
同时随着“工业4.0”和“中国制造2025”等战略的实施，各国制造业的生产手段正由机械化、自动化向智能化、信息化等方向变革，制造模式也由传统工业化批量生产向小批量、多品种加工转变，对生产线的柔性化程度提出了新要求。基于以上优势，工业机器人在一定程度上解决了定制家具生产过程中存在的问题，因此工业机器人在此前就得以在以下几个方面得到广泛应用。
针对家具生产的不同工段，总结分析工业机器人在家具生产中的应用现状，按其功能，家具行业应用的机器人种类主要有焊接机器人、打磨机器人、喷涂机器人、装配机器人、搬运机器人、AGV机器人。焊接机器人即从事焊接作业的工业机器人，一般具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同场合的焊接用途，家具制造业中焊接机器人一般用于金属以及家具技术零部件自动化生产线。
木质家具表面的美观性在很大程度上取决于打磨质量的好坏，但打磨过程中粉尘污染严重，直接危害操作者身体健康，同时粉尘容易发生爆炸等安全事故。随着机器人技术的不断成熟，打磨机器人在木家具制造领域得到广泛采用。打磨机器人即满足家具制造打磨工段的一类工业机器人，能够根据工件轮廓形状、表面粗糙度满足加工工艺要求，实现自动打磨。
涂装是家具产品制造的关键工序，其作用不仅赋予了家具产品优良的防护、装饰性能，也是家具产品价值的重要组成部分，直接影响着家具产品的外观质量、耐候性、耐磨性等指标。家具涂装车间环境较为恶劣，涂料中的挥发性有机物、粉尘等严重影响工人的身体健康；同时，人工喷涂的不确定因素较多，漆膜性能、喷涂效率、涂料利用率等方面质量难以稳定保持。因此，采用喷涂机器人替代人工喷涂是家具行业喷涂技术发展的必然趋势。
喷涂机器人即可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人，用于实现家具表面装饰过程自动化，有效降低油漆对操作工人健康的影响，同时能够提高喷涂效率与喷涂精度。喷涂机器人的结构主要包括：机器人本体机械结构、驱动结构、计算机及其相应的控制系统等。其一般采用5～6个自由度的关节式机械结构，运动空间较大且灵活，可用于复杂结构工件表面的涂装，其腕部一般有2～3个自由度，可灵活运动。
装配是家具产品制造的后续环节，其人力、物力、财力消耗在产品制造全过程中占有较大比例，因此，家具装配机器人应运而生。家具装配机器人即家具制造过程中用于对零件或部件进行装配的一类工业机器人，如椅类装配、木门框架材料装配等，能有效提高装配自动化程度与装配精度。目前家具行业一般采用的为直角坐标型装配机器人，其结构简单、操作简便，通常被用于零部件的移送、简单的插入、打钉、涂胶等作业。在机械结构方面，可装备伺服电机和自动编程，具有调整速度快、定位精度高等优点，可适应不同尺寸规格产品的装配，提高装配生产线的柔性。
搬运机器人即应用机器人运动轨迹实现代替人工搬运的自动化产品，可用于家具各工段的上下料、各工序衔接及零部件分拣等，实现零部件转运自动化。AGV机器人即“自动导引运输车”，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，可用于家具制造过程和厂内物流输送，能够提高物流输送效率。
目前，家具机器人的应用还存在一定问题，机器人的工作效率及工序有待优化，机器人与木材加工其他设备衔接与交互效率有待进一步提高。新型结构的家具制造机器人及其操作系统和控制系统、视觉反馈等关键技术的不断发展，将进一步提高家具机器人的应用效率并扩展其应用领域，逐步实现家具制造行业的“机器换人”，突破“机器换人”过程中复杂工作实施的技术瓶颈。家具制造由于和金属材料加工工艺的不同，做好各制造工艺衔接以及生产节拍的合理控制，对于提高家具机器人的使用效率至关重要。定制家具制造，存在批量小、品种多等特点，必须通过集成家具机器人，提高生产制造系统的柔性，才能不断满足新型制造模式的需求。
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