搬送机器人开始兼顾加工与装配 自走式设备尝试打破固定工位自动化边界

   2026-08-25 8
核心提示:日本大亨公司近日将自走机器人VIVACE推向市场,该设备把移动平台与协作机械臂组合在同一系统中,可在工厂不同工位之间移动,并通过自动更换末端工具完成搬运、机床上下料、研磨、拧紧和焊接等不同任务。相比传统“一台机器人对应一个固定工位”的自动化方式,这类设备更适合工序分散、产品切换频繁的生产现场。

工厂里的移动机器人过去主要负责一件事:把物料从一个地方送到另一个地方。机械臂则通常固定安装在机床、装配台或者生产线旁边,重复完成上下料、焊接、装配等动作。两种设备分工明确,也形成了目前大多数自动化项目的基本结构。8月21日,日本大亨公司宣布将自走机器人VIVACE推向市场,这款设备试图把两种原本分开的功能放进同一台设备中:下部负责在厂区自主移动,上部配置协作机械臂,到达指定工位以后再通过不同工具完成加工机上下料、研磨、拧紧、焊接以及搬运等操作。按照公司公布的信息,该产品已经于2026年7月开始接受订单,计划年销售200台。

这种设计真正改变的不是机器人会不会移动,而是自动化设备与工位之间的关系。传统机械臂一旦固定在某个位置,通常就长期服务于附近的一台设备或者一段工序。即使这台机器每天只有几个小时需要机器人工作,机械臂剩余时间也很难被其他相隔较远的工位利用。VIVACE采用数字地图进行无轨导航,不需要在地面铺设磁条等固定引导设施,并采用四轮驱动实现前后、左右和斜向移动。到达作业区域以后,还可以通过自动工具更换装置切换不同末端工具。对于产品种类多、单批数量不大、设备分散的工厂,这种结构提供了一种不同于大规模固定自动化生产线的思路。

从公开规格来看,VIVACE的机械臂为六轴结构,手腕额定可搬质量8公斤,最大工作半径1550毫米;移动底盘可承载400公斤,采用全方向移动结构,最高直线移动速度84米/分钟。移动过程中依靠自身定位导航,到达作业位置后,还可以通过专用对接结构提高定位精度。仅依靠移动机器人的导航精度通常很难直接满足精密装配或者机床上下料要求,因此移动平台到达大致位置以后,再通过机械结构完成最终定位,是这类“移动机械臂”真正进入加工设备旁边工作时比较关键的一环。

这一点也说明,自走式作业机器人并不能简单理解为在AMR上放一台机械臂。移动机器人主要考虑路径规划、障碍物避让和物流调度,而机械臂需要处理位置重复精度、工件抓取、工具姿态以及设备之间的动作联锁。两套系统组合以后,还必须解决“机器人停在哪里”“工件位置是否一致”“设备什么时候允许机械臂进入”“加工完成以后怎样确认可以取件”等一系列现场问题。如果移动平台每次停靠位置存在较大变化,机械臂即使本身重复精度很高,也很难稳定抓到同一个工件。因此,移动、定位、机械动作和设备信号之间能否形成完整控制逻辑,比单独比较机械臂或者移动底盘的参数更重要。

VIVACE此次比较有代表性的另一个设计,是将移动路线设置和机械臂动作教示集中到一台平板设备中。传统项目如果分别购买AMR和机械臂,通常要面对两套不同的软件、操作界面和调试方式,工程人员先设置车辆路径,再进入机械臂控制系统编写动作,两套系统之间还要重新建立通信关系。大亨此次把两部分操作集中起来,主要针对的就是中小批量制造企业在自动化项目中经常遇到的工程人员不足问题。公司称其界面以图标操作为主,希望降低路线调整和工序切换的复杂程度。至于实际使用中能够降低多少编程和调试工作量,还需要更多现场运行案例验证,目前不宜仅凭厂商说明作出过度判断。

对于工业连接产品来说,这类设备的发展会产生一些与固定机器人不同的需求。固定机械臂安装完成以后,电源、通信和外围设备线路通常能够沿固定位置布置,而自走机器人必须在移动状态下保持内部供电、控制和信号传输。机械臂末端还要频繁更换抓手、拧紧工具、研磨工具或者焊接装置,这意味着工具接口不仅需要机械连接,还可能涉及电源、数字信号、气路甚至通信连接。如果工具更换频繁,连接器的插拔寿命、锁紧方式、定位结构以及抗振性能都会直接影响设备稳定性。对于长期运行的自动换工具系统而言,接口是否容易污染、接触位置是否能够长期保持稳定,也比固定设备上的一次性接线更值得重视。

自动化设备在多个工位之间移动以后,现场安全设计同样会变得复杂。VIVACE的移动底盘配置全周围保险杠开关、障碍物检测传感器、急停装置和方向指示设备,机械臂部分则通过外力检测支持人与机器人在同一空间中的协作运行。 但在真正的工厂项目中,仅有机器人自身的安全功能还不够。机器人靠近机床进行上下料时,需要确认机床已经处在允许开门和取件的状态;执行研磨、焊接等作业时,又可能需要限制人员进入相关区域。也就是说,移动机器人每到一个新的工作位置,都会与那里的PLC、安全开关、机床控制器或者安全控制系统建立新的联锁关系。设备从固定工位走向移动工位以后,安全逻辑也会从“一台机器人对应一套围栏”变成更加动态的区域控制。

这类设备比较适合的场景,也需要保持清晰边界。对于汽车、电子等大批量连续生产线,一台固定机器人每隔几秒重复同一个动作,通常比让机器人在多个工位之间移动更加高效。移动本身需要时间,工具更换也会占用节拍,如果某个工位全年高负荷运行,为它配置独立机械臂往往更加合理。自走式机器人更有价值的地方,是那些工序并不连续、设备之间距离较远、单个工位机器人利用率不高的生产环境。例如白天到一台机床完成一批零件上下料,随后移动到另一工位进行拧紧或搬运,把一台机器人的有效工作时间分配给不同任务。

因此,大亨提出一台设备替代多个固定机器人,并不意味着传统固定自动化会被这种产品取代。更准确地说,自走机器人增加了一种介于“完全人工操作”和“每个工位单独建设自动化设备”之间的选择。对于自动化程度尚不高的中小型工厂,如果生产布局经常调整,又无法为每一道工序单独投入机械臂、围栏和控制系统,一台能够在不同工位之间切换任务的设备,有可能降低最初进入机器人自动化的门槛。反过来说,如果工艺节拍非常快、定位要求极高或者工作环境不适合人员与移动设备共存,固定机器人系统仍然更符合实际。

从工控产品结构来看,这类设备的发展还会进一步增加PLC、工业通信、机器视觉、位置传感、安全控制、电池管理以及连接部件之间的协同。机器人必须知道自己在哪里,也必须确认工件在哪里;到达机床以后,需要与设备交换启动、完成和安全状态;更换工具后,还需要确认接口锁紧以及工具型号是否正确。过去这些功能可能分别存在于物流设备、机械手和生产设备中,现在开始被集中到一台移动工作设备上,系统集成难度自然也随之提高。

VIVACE并不是第一种把移动平台和机械臂结合起来的技术路线,因此不能把这款产品本身写成移动操作机器人的起点。大亨所称“国内首创”也有明确限定,是指搬送机器人和协作机器人均由同一企业自主开发并进行融合,而且这一说法来自公司自行开展的市场调查,并非独立行业机构认定。 真正值得关注的,是过去更多停留在展示和定制项目中的移动操作机器人,正在开始以标准工业产品形式进入市场,并给出明确的销售计划。

对于自动化行业来说,这可能代表一种更加实际的柔性生产方向。工厂并不一定需要让所有机器人都变得更复杂,而是希望一部分设备能够在订单和生产节奏变化时重新安排工作。生产任务从A产品切换到B产品以后,机器人不必跟着整条生产线重新安装,而是改变移动路线、更换工具并重新分配作业位置。如果这种模式经过长期现场验证能够保持稳定,未来工厂里的机器人将不再全部属于某一台机器或者某一道工序,其中一部分可能像人员和叉车一样,根据当天生产任务在不同设备之间流动。这种变化一旦形成规模,对机器人本体之外的工业连接、现场通信、安全控制以及设备标准接口都会提出新的要求。


 
 
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