企业合作成果

面向跨品类产品的可重构柔性装配技术

发布时间:2022.11.07

随着社会逐步进入产品个性化时代,生产订单批次多,批量少,款品类产品的自动化装配问题一直亟待解决,传统专用装配线适应能 力差、难以改造重用。本团队建立了跨品类产品的装配模型,并基于视觉机械臂和快换接口技术设计了一种可重构装配单元,类似人一样 可以使用不同的装配工具和夹具来完成不同的装配任务。多个装配单元可以根据待装产品进行灵活布局,并重构配置为该产品的专用装配 线。整个装配线的装配工序则由专门设计的装配语言表示和控制,类似于数控中心的G代码,方便快捷。因此,该技术能够针对跨品类产 品或者同类产品的系列型号进行重构,实现可重构柔性装配,重用装配工夹具、缩短装配线改造成本等,提高企业效率,降低总体成本。

1.技术优势

(1)本项目对于跨品类产品自动化装配问题,提出了可重构柔性装配这种全新的解决思路,摆脱了产品自动化装配专机专用的情况,实现了高效率、低成本的跨品类产品柔性装配系统。 对比传统示教方式,使用基于装配语言的可重构装配线技术,装配时间平均降低50%,优化后还可进一步降低。

(2)与现有柔性装配系统相比,通过单元和工夹具的重用,设备成本预计能降低50%以上,品类越多收益越大。 

(3)与现有柔性装配系统相比,通过自动化控制,预计可进一步降低企业人力成本30%以上。 

(4)在环境友好,换型时间等方面,本项目均优于现有技术方案。


2.可应用的企业/行业

该研究适用于企业的产线生产内容会随着客户订单发生频繁变换: 

企业:富士康 / 立讯精密 / MISUMI / OPPO 等制造企业 

行业:3C产品 / 液压阀类产品 / OEM代工行业 / 工厂自动化产品


3.解决企业/行业痛点问题

针对频繁变换内容的产品线,专用装配线投资成本大且柔性度低,工厂普遍采用人-机混合式装配方式,部分装配工序必须采用人工来提高柔性,痛点是整个产线效率不高、人工导致产品装配质量波动且管理成本上升等。


4.对企业价值

此项技术兼有柔性装配和专用装配技术的有点,对于3C等制造行业的企业有以下价值: 

(1)通过可重用装配工具夹具,极大的降低工夹具费用;

(2)通过装配单元的重用,极大的降低新产品的设备投入费用; 

(3)通过全产线的自动化,极大的降低企业工人投入,提高装配效率和产品质量一致性; 

(4)降低企业管理费等。


5.社会/经济影响力概述

产品制造可以大致分为生产和装配两大环节。跨品类产品的制造已经被已数控机床为基础的柔性加工中心解决的很好;而跨品类产品的自动化装配一直没有可行的解决方案。本团队所提的可重构柔性装配技术是针对此问题的一个可行方案。

该技术在国内外具有先进性,若能成功应用和推广,可以惠及我国珠三角和长三角乃至全国的大量OEM等制造类企业,升级改造企业的智能制造技术水平,为国家智能制造战略添砖加瓦。


6.知识产权情况

(1)已申请专利4项; 

申请号:CN202110693909.X,专利名称:一种面向可重构柔性装配线的可编程工夹具库 

申请号:CN202110781841.0,专利名称:一种具有连续位置反馈的可重构柔性装配夹具 

申请号:CN202110695942.6,专利名称:一种满足多规格的密封圈全自动安装工具及方法 

(2)已授权专利5项:

专利号:ZL201910465156.X,专利名称:可重构柔性装配系统 专利号:201810608856.5,

专利名称:一种支持手指多种布局的欠驱动手手掌 专利号:201810608855.0,

专利名称:一种基于鳍条式结构的柔性欠驱动手指 专利号:202010048562.9,

专利名称:一种应用于参数化零件的视觉机械臂抓取方法及装置 专利号:202010916161.0,

专利名称:面向工业堆叠零件的抓取方法、终端设备及可读存储介质





7.下一步发展规划

我国是一个制造大国,近年来人力成本不断提升,制造中心向东南亚等地转移,鉴于可重构柔性装配技术国产化应用存在很大缺口,一旦实现国产化,在劳动密集型的装配环节将进一步降低用工成本,设备成本。仅OEM领域,2021年上半年自动化市场规模就达649亿元。

团队计划在未来3年内,加快技术落地,首先完成阀体类零件的跨品类产品装配样机及工业化应用,进一步进入3C领域搭建样机,完成工业化技术落地。


8.希望进一步产业合作的方式

横向课题、联合研究机构、技术转让、技术许可、合作兴办企业


9.团队介绍

本技术由冯平法教授课题组研发,团队拥有教授1名,副教授2名,博士生5名,硕士生56名。


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