2024年12月26日，由中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)主辦的年度盛會(huì)如期舉行。在此次盛會(huì)上，哈工大機(jī)器人研究所副所長(zhǎng)李瑞峰教授發(fā)表了題為“動(dòng)力電池的機(jī)器人敏捷制造技術(shù)”的主題演講。李教授的演講不僅回顧了國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在動(dòng)力電池制造領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，還深入探討了行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)及未來的發(fā)展方向。
技術(shù)背景
中國(guó)已成為全球最大的動(dòng)力電池制造國(guó)，2023年國(guó)內(nèi)裝機(jī)的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量達(dá)到了約27.6萬臺(tái)，其中新能源汽車行業(yè)對(duì)機(jī)器人的需求尤為明顯。然而，隨著市場(chǎng)需求的多樣化和質(zhì)量要求的提升，動(dòng)力電池制造面臨著多品種、大批量、高質(zhì)量交付的挑戰(zhàn)。
行業(yè)面臨挑戰(zhàn)
1.多品種頻繁切換，基于實(shí)驗(yàn)的工藝參數(shù)生成方法難以同時(shí)滿足質(zhì)量和敏捷要求
由于動(dòng)力電池種類多樣，生產(chǎn)過程中需要頻繁切換工藝參數(shù)。傳統(tǒng)的參數(shù)生成方法難以滿足高質(zhì)量和敏捷生產(chǎn)的要求。李教授提出，通過數(shù)字孿生技術(shù)，建立物理模型與實(shí)際生產(chǎn)的映射關(guān)系，可以有效解決這一問題。例如，在焊接和涂膠等工藝中，通過系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)并建立模型，可以快速生成新的工藝參數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
2.高質(zhì)量生產(chǎn)需要高精度感知引導(dǎo)和高準(zhǔn)確率品質(zhì)探測(cè)
在多品種、高復(fù)雜度的生產(chǎn)環(huán)境中，機(jī)器人需要具備高精度的感知能力和品質(zhì)控制能力。李教授強(qiáng)調(diào)，激光焊接、視覺檢測(cè)等技術(shù)的應(yīng)用，可以顯著提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。例如，通過高精度的激光焊接和視覺檢測(cè)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的焊接和檢測(cè)，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
3.滿足多品類作業(yè)兼容性的機(jī)器人高精度靈巧控制
為了滿足不同品類的生產(chǎn)需求，機(jī)器人需要具備高度的靈活性和兼容性。李教授指出，通過優(yōu)化末端工具和作業(yè)規(guī)劃，可以實(shí)現(xiàn)多品類作業(yè)的高效切換。例如，在電芯堆疊和焊接等工序中，通過靈活的工具更換和作業(yè)規(guī)劃，可以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
4.多工站、多品類、小批量電池組頻繁換型下的智能排產(chǎn)和物料及時(shí)配送
在多工站、多品類、小批量生產(chǎn)模式下，如何實(shí)現(xiàn)智能排產(chǎn)和物料及時(shí)配送是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。李教授提出，通過智能化的排產(chǎn)系統(tǒng)和模型，可以自動(dòng)給出最優(yōu)的生產(chǎn)調(diào)度方案，確保生產(chǎn)過程的高效運(yùn)行。例如，在電芯堆疊和焊接等工序中，通過智能排產(chǎn)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)快速、高效的生產(chǎn)調(diào)度。
5.核心工站節(jié)拍及關(guān)鍵工序作業(yè)機(jī)構(gòu)兼容能力提升
核心工站的節(jié)拍和關(guān)鍵工序的作業(yè)機(jī)構(gòu)兼容能力直接影響整體生產(chǎn)效率。李教授指出，通過優(yōu)化關(guān)鍵工序的作業(yè)機(jī)構(gòu)，可以提高生產(chǎn)節(jié)拍和效率。例如，在電芯堆疊和焊接等工序中，通過優(yōu)化作業(yè)機(jī)構(gòu)，可以顯著提高生產(chǎn)節(jié)拍和效率。
機(jī)器人應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，李瑞峰教授及其團(tuán)隊(duì)開展了一系列關(guān)鍵技術(shù)研究，取得了一系列突破：
1.典型工藝場(chǎng)景提煉及數(shù)字化建模方法探索
關(guān)鍵技術(shù)：電芯堆疊成組工藝參數(shù)的快速生成系統(tǒng)
關(guān)鍵技術(shù)：焊接工藝參數(shù)的快速生成系統(tǒng)
關(guān)鍵技術(shù)：壓膠和氣密測(cè)試工藝數(shù)字孿生模型仿真
2.關(guān)鍵工藝質(zhì)量控制多模態(tài)檢測(cè)技術(shù)開發(fā)
關(guān)鍵技術(shù) ：多品類電池組特征抓取判定系統(tǒng)
關(guān)鍵技術(shù)：多模態(tài)電池定位識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)
關(guān)鍵技術(shù)：電池組檢測(cè)診斷評(píng)估系統(tǒng)
關(guān)鍵技術(shù)：電池組檢測(cè)診斷評(píng)估系統(tǒng)
關(guān)鍵技術(shù)：涂膠軌跡檢測(cè)識(shí)別驗(yàn)證平臺(tái)
3.人機(jī)/多機(jī)協(xié)作高精度靈巧作業(yè)控制算法開發(fā)及應(yīng)用
關(guān)鍵技術(shù)：基于力觸反饋和機(jī)器視覺的插接控制算法
關(guān)鍵技術(shù)：基于人體數(shù)字孿生和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的安全人機(jī)交互
4.多品類電池組智能排產(chǎn)及柔性調(diào)度技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用
針對(duì)多品類電池組智能排產(chǎn)及柔性調(diào)度技術(shù)研究任務(wù)，開展了多品類電池組智能排產(chǎn)系統(tǒng)、柔性物流調(diào)度系統(tǒng)、物料配送任務(wù)生成系統(tǒng)、柔性物流系統(tǒng)等四方面研究，為課題主要指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵技術(shù)：多品類電池組智能排產(chǎn)系統(tǒng)
關(guān)鍵技術(shù)：物料配送任務(wù)生成系統(tǒng)
關(guān)鍵技術(shù)：柔性物流調(diào)度系統(tǒng)
5.技術(shù)整合示范線集成規(guī)劃
高節(jié)拍核心工站及關(guān)鍵工序兼容作業(yè)機(jī)構(gòu)研制
關(guān)鍵技術(shù)：生產(chǎn)線虛擬調(diào)試
技術(shù)總結(jié)與展望
中國(guó)作為全球第一大鋰電池市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)鋰電池生產(chǎn)企業(yè)聚合中國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)推動(dòng)鋰電池產(chǎn)業(yè)邁向極限制造時(shí)代。調(diào)研顯示，動(dòng)力電池各工藝段機(jī)器人滲透率達(dá)到82%，聚焦鋰電池制芯段、模組段、PACK工藝段等全工藝制程，以機(jī)器人、數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高柔性、智能化產(chǎn)線，不斷提高鋰電池產(chǎn)線稼動(dòng)率、良品率、生產(chǎn)效率。
（來源中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)）
