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三菱电机开发人形机器人与数控机床协同加工系统,推进机械制造自动化

2026-10-22 09:27330

数控机床已经能够按照预先编制的加工程序完成复杂零件的切削加工,但在实际生产过程中,机床运行并不意味着所有相关工作都已经实现自动化。工件放置、加工准备、机内清理、成品取出以及工序之间的物料转移,仍然需要根据设备配置安排相应的操作方式。尤其在产品种类较多、加工批量不断变化的制造现场,如何让辅助操作与机床加工过程保持协调,是影响自动化生产系统整体运行的重要因素。

2026年10月21日,日本三菱电机株式会社公布了一项新的工业自动化技术成果。该公司开发出能够使人形机器人与CNC数控机床协同工作的加工系统,通过人工智能任务规划技术协调机器人动作与机床运行状态。按照官方公告,这项开发重点解决加工设备与机器人之间的任务分配和信息交互问题,使机器人能够根据加工工作的需要参与机床周边操作。

与常见的固定式工业机械臂相比,人形机器人具有不同的机械结构和动作方式。传统机械臂通常围绕明确的抓取位置、运动轨迹和生产节拍进行设计,在重复性较高的作业中具有成熟的应用基础。人形机器人则尝试利用接近人体的结构完成更多类型的操作,包括对已有设备操作区域的适应。这种结构差异并不代表人形机器人能够全面替代工业机械臂,而是为部分需要多种操作动作的生产环节提供新的技术选择。

三菱电机此次开发的系统由三个主要部分组成,包括人工智能加工任务规划器、具备信息交互能力的CNC数控机床,以及参与实际操作的人形机器人。其中,任务规划器负责理解操作人员提出的加工要求,并将相关工作分配给机床和机器人。数控机床承担工件加工及相应控制任务,机器人则按照系统安排执行配套操作。各部分之间通过信息交互形成协同关系,而不是仅依靠固定时间间隔安排机器人动作。

在传统自动化产线设计中,机床与机器人的协同通常需要进行专门的工程集成。工程人员需要确认机床运行状态、工件夹持条件、机器人动作范围和设备之间的信号交互关系。对于较复杂的生产单元,还必须考虑机器人何时进入加工区域、何时等待机床完成操作,以及在加工任务发生变化时如何调整动作顺序。这些工作不仅涉及控制程序,还与现场设备的机械结构和运行条件密切相关。

此次三菱电机公布的技术方向,是利用新的任务规划方式减少部分重复性的系统配置工作。根据官方介绍,操作人员可以使用自然语言提出加工任务,由相关系统生成作业计划,并协调机床与机器人的工作过程。三菱电机在任务规划器及CNC相关技术中采用了其人工智能技术Maisart。该技术主要用于支持任务理解、信息处理和设备间协同,并不意味着数控系统原有的运动控制、插补运算和设备保护功能可以省略。

在机械加工过程中,机床控制系统仍然需要依据实际加工程序完成各轴运动,并与主轴驱动、位置检测及辅助控制系统保持配合。机器人参与生产作业时,同样需要依靠可靠的位置反馈、运动驱动和状态监测。无论任务规划方式如何变化,数控设备的机械精度、加工条件以及各类工业控制元件,仍然决定着加工任务能否按照要求执行。

对于需要频繁更换工件的生产单元,自动化系统的灵活性具有实际意义。不同零件可能采用不同夹具,需要不同的放置位置和取出动作。部分工件还需要在加工前后进行清理或检查。如果机器人能够根据任务信息协调多种辅助操作,理论上可以减少针对单一产品进行固定配置的限制。不过,这一应用价值仍需要结合实际工件、夹具和机床结构进行判断,不能简单理解为所有人工操作都能够直接由机器人接管。

机器人与机床协同还涉及作业空间的管理。加工设备内部存在运动机构、刀具及其他机械部件,机器人进入设备工作区域前,必须满足相应的运行条件。任务规划系统负责协调操作顺序,但现场设备仍需要具备独立、可靠的控制和保护机制。对于不同类型的机床,设备门、工件夹紧装置、主轴状态及其他条件可能存在不同的控制要求。新系统能否适用于某台具体设备,应以实际工程验证为依据。

三菱电机此次公告的另一个重点,是减少机器人与数控设备之间的专用连接开发工作。传统生产单元在更换机器人品牌、控制器或设备型号时,可能需要重新处理部分通信和动作配合程序。通过统一的任务理解和协调机制,有机会降低不同设备之间重复开发的工作量。但实际效果仍取决于双方能够交换哪些信息、控制系统支持何种接口,以及相关任务是否具备完整的执行条件。

按照官方公布的安排,三菱电机计划在2026年10月26日开幕的JIMTOF 2026日本国际机床展上展示该系统。此次公开信息确认的是技术开发成果及即将开展的展示活动,并未披露该系统在多个客户工厂长期运行后的生产效率、故障率或成本变化数据。因此,现阶段应将其理解为新的工业技术开发进展,而不是已经在各类机械加工工厂全面完成应用的成熟生产模式。

从工业制造设备的发展方向来看,这项技术的价值在于尝试改变机器人与机床之间的工作组织方式。过去,部分加工自动化系统围绕固定动作和专用程序建立,而新的任务规划技术开始尝试让设备依据作业要求协调不同操作。对于机床制造商和自动化系统集成企业而言,如何保持加工精度、运动控制可靠性和设备协同能力,将直接影响新技术能够适应的生产场景。

机械制造的自动化并不只取决于机器人能否完成抓取动作,还需要机床、夹具、驱动系统、传感器、工业通信及生产管理之间形成稳定配合。三菱电机此次公布的协同加工系统,为这些设备之间的信息交互提供了新的研究方向。后续其在不同类型机床和实际生产条件下的适应能力,将是观察这项技术应用价值的重要内容。


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