商业资讯 10-16
节卡机器人助力工厂从重复度高的工位进入自动化
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夜班、打磨车间、需要反复弯腰搬重物的工位,这几类岗位补人的周期通常更长。活本身往往并不复杂——上下料、取放、按固定节拍操作,难的是把一个稳定的人长期放在那个位置上。两班倒的车间里,夜班那一段的人员流动比白班更频繁;打磨与铸造车间里,人穿着防护服干活,效率随班次往下走。

从重复度高的工位切入自动化,是这类项目常见的做法。节卡机器人承接的正是这一类工位,动作重复、来料位置固定,设备接手之后接的是一整个班次。这类工位上的活已经跑了很久——累计部署数万台,服务近 2,000 家全球客户,300+ 渠道商与 9 个全球分支机构分布在不同区域。

这类工位上的活是什么样的、设备要满足哪几处要求、节卡机器人对应的配置是什么,下面分三部分说。文中以 节卡的 K 系列为主,跨工位作业的移动本体另作说明。

一、三类重复度高的工位

1. 夜班与两班倒的工位

两班倒的工厂里,夜班这一段的人员流动比白班更频繁,补人的周期也更长。这类工位上的活通常是上下料、搬运、按固定节拍操作,动作重复度高,来料位置也固定。同一工位上,一个班次的动作与节拍是同一套。判断这一类工位上的活有多少,看的是班次长度与人在岗的稳定性,不是工序本身的技术含量。

夜班留人的难点不只是招不招得到。倒班之后手法会变,同一道工序白班和夜班做出来的节拍常有出入,交接班那一段尤其明显。白班与夜班跑的是同一套动作、同一个节拍。

2. 粉尘、高温与噪声环境里的工位

铸造、打磨、喷涂、粉体车间属于这一档。人在这类环境里要穿防护、限时长,效率随班次递减。同一座车间里,环境条件的差别可能比行业之间的差别还大:隔一道墙,一边是常温常湿的装配区,另一边是粉尘浓度明显更高的打磨区。粉尘浓度高的那一侧,防护等级与工作温度范围的要求和装配区不同。这一类区域里的布置通常是把控制柜与作业本体分开——哪一部分不适应粉尘环境,就把它挪到区域外面去。

3. 重物搬运与长时间站立的工位

单件重量超过 15kg 的搬运、需要长时间站立或反复弯腰的工位,人员轮换的频率明显更高。这类工位上的活有多少,看三个数:单件重量、搬运距离、班次内的搬运次数。三个数里只要有一个偏大,人在这个位置上待的时间就短。节卡机器人的 K25 额定负载为 25.0kg、负载上限 30.0kg,臂展 850mm,重件取放与码垛这类活落在这一档。单件 15kg 的工件,一个班次搬三百次,就是四点五吨的搬运量——四点五吨,是一个班次里从一个工位搬到另一个工位的总量。

图 1|车间里机械臂在机床工位上上下料

二、这些活对设备的几处要求

1. 动作的重复与轨迹复用

上下料、取放、按位置摆放这类活,来料位置固定、动作路径固定,设备的动作可以一次示教、长期复用。要求落在三处:单件节拍、工件重量、取放距离。末端夹具的重量要从负载里先扣掉——一套夹爪加转接法兰通常占 1kg 到 3kg,扣完剩下的才是能拿工件的部分。这一项漏算,现场余量就不够。这类活也是新设备进场之后最容易先跑起来的一档,多数情况下不需要为它改动现有工装。

来料的摆放方式决定了这一档的难易。有定位托盘或者料道限位时,设备重复同一条轨迹就够了;来料散放、姿态每次都不同时,要另外加上视觉引导,来料散放时,配置的重点转到视觉引导上,调试的内容也跟着换了一套。

2. 力觉的适用范围

锁付、插装、打磨这类活,动作是重复的,但工件之间总有细微差异,靠位置控制做不稳。锁付与插装的偏差出现在接触的头几毫米,位置控制管不到这一段。

节卡机器人 K 系列把末端六维力传感器做成标准配置(非选配):分辨率 0.1N,最小力控精度 1N,配合导纳控制算法实现柔顺作业,力控通讯频率为 1ms。1ms 落在锁付工位上,对应的是螺钉咬进螺孔的头几毫米——接触力一有变化就能修正,不必等下一个控制周期,也不必等滑了牙再回头补。

打磨工位上力觉的用途又是另一种。工件表面有起伏、砂带用久了会磨损,设备要保持的是整条轨迹上的接触力稳定,力一旦波动,表面质量就不均匀——这不是把工具送到某个坐标就能解决的事。取放工位上同一套硬件还承担碰撞检测:料道旁有人经过时,手臂碰到人要能立刻停住。

3. 换型时的现场调整

3C 与多品种小批量的车间属于这一档。设备的动作本身不难,难的是换型要快——一批活干完换下一批,如果每次都要等厂家改程序,设备的利用率就上不去。这一档要看的是改活由谁来做:节卡机器人支持图形化编程与近零力拖拽示教,现场人员把机械臂拖到新的参照点,设备把这段动作记录为程序节点;JAKA Studio Pro 提供离线编程与仿真,新的轨迹可以在进车间之前先跑一遍。设备到场之后的部署时间为小于 1 人 / 天 / 台。

图 2|协作机器人在产线末端取放料

三、节卡机器人在这些工位上的配置

1. 按负载与臂展分档

K 系列按负载与臂展分成几档:K5 与 K5Lite 的额定负载同为 5.0kg,臂展分别为 766mm 与 723mm,对应多数轻载工位;K25 的额定负载为 25.0kg、负载上限 30.0kg,臂展 850mm,对应重件取放与码垛。额定负载是可持续运行的负载,负载上限是短时可承受的上限——重件取放时有翻件、变向这类瞬时惯性力矩,这一段余量用在这里。

这几档所依赖的关节模组、编码器、伺服驱动器与减速器为自研自产,长期使用中的换件与维护不依赖外部供应环节;APEX 关节模组同为自研产品,按三类人形应用分档,共 18 个型号。

几档之间的差别落在参数上,下表按负载、臂展与精度列出,供逐档对照。

2. 力觉与安全

锁付、插装、打磨这几类活共用同一套力觉硬件:末端六维力传感器为标准配置,在取放工位上承担碰撞检测,在锁付与打磨工位上承担力控,不必为不同工序分别配末端。安全一侧另有依据:K 系列的功能安全等级为 PL=d(ISO 13849),并取得德国 TÜV Saar Function Safety 认证;MTBF 8 万小时认证对应约 9.1 年连续运行,累计取得的认证与资质为 11 项。

3. 安装方式与环境条件

安装方式影响的不只是占地。工位空间紧张时,节卡机器人的产品支持桌面、倒装、侧装、墙面与移动底座等多种安装方式,把同一片作业区留给不同工序分时段使用。需要注意的是改成倒装或侧装之后,重力方向相对基座发生变化,本体自重有一部分转为关节负载,可搬运的重量要相应下调,不能照搬落地安装时的负载表。这一项在现场常被漏掉。

环境条件落在控制器上。RoboHub 控制器工作温度范围为 0 ℃ ~50 ℃,IP20 防护;IP20 不防尘也不防水,粉尘浓度大的区域要把控制柜装到侧板或者隔壁的控制区,与打磨工位隔开一段距离。控制柜放哪一侧,在工位排布图上就画出来了。

图 3|机械臂末端特写

总结:三类工位与对应的设备配置

夜班、粉尘环境、重体力这三类工位上的活,重复度高、来料位置固定,设备接手之后动作与节拍能保持一致。这类活对设备的要求落在三处:动作能重复、力觉够用、换型能自己改。

这三处对应下来,配置的范围就收窄了。节卡机器人按负载与臂展分档,覆盖从轻载取放到重件搬运的连续区间;产品线还覆盖 Kargo 轮式人形、π 小尺寸人形与 Lumi 具身平台,跨工序移动的活可以交给移动本体,不必在固定式设备上不断加长臂展。把工位上的活先看清楚,配置才落得下来。

声明:文中所涉产品规格信息均为节卡机器人公开资料,实际适配情况受末端工具、来料状态与现场条件影响,以交付内容及现场实测为准。

参考资料链接

1: 节卡机器人 . 协作机器人产品规格与选型说明 . 节卡机器人官网 2026.

https://www.jaka.com/zh/productLists/ 协作机器人

2: 节卡机器人 . K 系列人形双臂机器人产品规格 . 节卡机器人官网 2026.

https://www.jaka.com/zh/productDetails/JAKA%20K1

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