自适应机器人打磨自动化专题报告

自适应机器人打磨自动化专题报告 非夕科技 序言 在全球制造业加速转型的背景下，自动化与数字化已成为推动产业升级的重要引擎。作为精密制造的重要环节，打磨工艺长期依赖人工，存在效率低、质量一致性差、工艺标准难以量化等问题，已成为制约产线柔性化与智能化升级的瓶颈。 本报告聚焦“打磨自动化”领域，系统梳理行业发展现状与核心挑战，深入探讨以自适应机器人为代表的新型智能打磨解决方案，如何能够灵活应对复杂曲面，满足高精度、高效率和高柔性的需求，实现生产智能化升级，并助力企业降本增效、迈向高质量发展。 特别鸣谢 合作媒体 OFweek维科网高工机器人产业研究所GGII机器人在线机器人大讲堂 合作伙伴 前言 打磨自动化向高精度、高柔性、可持续方向演进 从宏观政策导向和制造业升级的角度看，机器人打磨自动化，尤其是以力控技术为核心的智能打磨解决方案，正逐步成为推动我国高端制造高质量发展的关键一环。当前，中国制造正处于由“制造大国”向“制造强国”转型的关键阶段，国家“十四五”规划、《智能制造发展规划（����-����年）》等政策文件，均明确提出要大力推动智能装备和核心工艺技术突破，实现关键工序的自动化、智能化。在这一背景下，打磨作为诸多制造环节中不可或缺、却长期依赖人工经验的精加工工艺，成为自动化改造的重要方向。而在所有自动化打磨路径中，力控打磨以其出色的柔顺性、自适应性与感知能力，显著优于传统轨迹控制技术，具备更强的未来发展潜力。 力控打磨通过在机器人末端集成力传感器或采用力矩控制算法，能够实时感知工件与工具之间的接触力，并依据材料特性与曲面变化智能调整施力策略，从而保证恒定打磨力和稳定加工效果。这种“柔性”控制特性，使其在复杂曲面、不规则结构或装配误差较大的场景中依然能够保持高质量输出，满足航空航天、精密零部件、新能源设备等高端制造领域对表面处理精度和一致性的严苛要求。此外，力控打磨还能有效减少人工干预、降低对操作人员技能的依赖，提升生产安全性与效率，符合当前制造业“降本增效”和“少人化、无人化”发展的总体趋势。 从更长期视角来看，随着国产力控硬件和智能控制系统的快速突破，我国在这一领域的自主可控能力不断增强，技术成本持续下降，行业落地门槛显著降低，为力控打磨的规模化普及创造了良好条件。可以预见，力控打磨将不仅是机器人打磨自动化发展的技术迭代方向，更将成为智能制造体系中实现柔性精密加工的关键节点，推动中国制造在全球价值链中迈向中高端。 ⸺赵杰教授 十三五”国家重点研发计划“智能机器人重点专项”总体论证组组长、哈尔滨工业大学机器人研究所所长 打磨自动化是中国智造过程中的关键支撑力量 作为深耕制造业多年的从业者，我们可以清晰地看到，机器人打磨自动化正从一个“补短板”的工具，成长为中国制造向高端迈进过程中的“关键一环”。过去，打磨作为一道耗时耗力、依赖工人经验的工序，长期未被充分重视。然而，随着精密制造的普及和产品标准的提高，表面质量、尺寸一致性、工艺稳定性等指标已成为决定产品核心竞争力的重要因素。在这个背景下，机器人打磨，特别是以力控打磨为代表的智能打磨方案，正加速走进越来越多的工厂和产线。 行业趋势是显而易见的：一方面，传统打磨工人招工难、培训成本高，企业对自动化替代的需求日益迫切；另一方面，�C、汽车、模具、新能源设备等行业对打磨品质的要求持续提升，越来越多场景无法通过简单的轨迹控制解决。力控打磨通过实时感知力反馈，自动调整打磨策略，实现柔顺打磨和复杂表面的高一致性处理，完美契合了“柔性、高精度、自适应”的现代制造需求。 中国制造正处在转型升级的攻坚阶段，“智能制造”“工业 �.� ”“新质生产力”成为主旋律，而机器人打磨作为连接感知与执行的复杂末端工艺，其智能化程度直接影响整个产线的柔性能力。特别是力控打磨，不仅体现了智能装备与工艺控制的深度融合，更代表了机器人从“能动”向“能感、能决策”的质变跃升。可以说，在推动中国制造高质量发展的过程中，力控打磨不是一个简单的替代环节，而是一项具有战略意义的底层能力建设。未来三到五年，我们相信，这一技术将在更多行业深度落地，成为衡量智能制造成熟度的重要标志之一。 ⸺Jacob Sandelin磨卡中国总经理 目录 02 03 打磨自动化核心挑战与破局技术 打磨机器人产业链概况 打磨自动化发展概述 P ��-�� P ��-�� P ��-�� 上游：机器人本体及配件特点中游：打磨机器人市场分析下游：打磨机器人重点应用··· 工业打磨行业基本情况工业打磨分类打磨机器人分类··· 打磨自动化面临的核心挑战自适应机器人能力储备·· 05 04 自适应机器人打磨在多行业中的应用 非夕打磨领域生态伙伴 P ��-�� P ��-�� 汽车制造与零部件电子科技与家电家具与文体用品工业零部件精密加工···· 摩卡MIRKA�M集团圣戈班集团合作伙伴证言···· 打磨自动化发展概述01 工业打磨行业基本情况 工业打磨分类 打磨机器人分类 �.� 工业打磨行业基本情况 工业打磨作为现代制造业的关键性基础工艺，是通过物理或化学手段对材料表面进行精密加工的处理方法，核心功能包括去除加工残留的毛刺与飞边、提升表面平整度、增强涂层结合力以及优化产品外观质感。该工艺根据加工目标差异可分为三大技术体系： 抛光工艺 去毛刺 通过人工或机械加工的方式，消除机加工产生的毛刺，保障精密装配的可靠性。 通过粗磨、半精磨、精磨等多阶段递进加工，使工件在尺寸精度和表面粗糙度维度达到设计要求。 运用机械振动、化学腐蚀或电化学抛光技术，降低工件的表面粗糙度，既提升产品美学价值又强化防腐蚀性能。 在智能化制造浪潮推动下，工业打磨已渗透至全产业链。几乎所有工业零件在加工过程中都需要经过打磨处理，尤其在汽车制造、�C 与家电等行业中，打磨工艺应用尤为广泛。此外，许多体育、文化用品，如自行车、鞋底、吉他等都需要工业打磨。 �.� 工业打磨分类 根据使用设备、工具的不同，工业打磨一般分为人工打磨、磨床打磨和机器人打磨三种方式。三种模式各有优劣： �.� 打磨机器人分类 打磨机器人是一种借助机器人设备开展打磨作业的自动化系统。其特点是控制机器人使工件与打磨工具进行接触，实现打磨工艺自动化并提升打磨的效率与稳定性。一般而言，可以根据打磨机器人的工作模式和技术方案对打磨机器人进行分类。 按照工作模式进行区分： 打磨机器人可以按照工作模式，即机器人与工件的相对位置以及状态，分为工具型打磨机器人和工件型打磨机器人： 工具型打磨机器人 工件型打磨机器人 机 器 人 末 端 执 行 器 夹 持 打 磨 工具，主动与相对固定的工件接触。该模式适用于机器人负载能力较弱，但待加工工件质量和体积较大的情形。 机器人末端执行器夹持工件，使工件贴近打磨工具进行打磨。此模式适用于待加工工件体积小、对打磨精度要求较高的场景。 按照机器人本体类型进行区分： 工业机器人方案 自适应机器人方案 协作机器人方案 以协作机器人为打磨机器人本体的打磨机器人，部分具备力控功能的协作机器人可以不需要外置力控设备处理复杂打磨场景。 以工业机器人为打磨机器人本体，配合打磨工具对工件进行打磨，处理复杂打磨场景时一般需要外置力控设备辅助。 自适应机器人具备高阶工业级力控性能，可以全面支持各种类型的打磨操作，实现更高品质、更高效率、更高性价比与兼容性的机器人打磨。 打磨机器人产业链概况02 上游：机器人本体及配件特点 中游：打磨机器人市场分析 下游：打磨机器人重点应用 �.� 上游：机器人本体及配件特点 打磨机器人的上游由机器人本体和打磨配件构成，两者相辅相成，形成一套完整的打磨机器人系统。 机器人本体 机器人本体是打磨机器人必不可少的组成部分，当前市场主要使用工业机器人、协作机器人以及自适应机器人作为打磨机器人的本体，三种机器人的产品特点与市场趋势各不相同： 工业机器人 工业机器人作为现代智能制造体系的核心机电一体化设备，其本质是通过多轴联动控制技术实现程序化、批量化生产的自动化执行终端。该设备在汽车制造、新能源装备等领域的搬运、焊接、装配等高负载、高刚度和高精度场景具有显著技术优势。集成合适的力控设备以及打磨工具，工业机器人可以胜任打磨工作。 ����年中国工业机器人（不含协作机型）出货量 ��.�万台，同比下滑 �.�%，这主要源于传统主力应用领域的阶段性调整，如汽车、新能源等行业下游需求收紧，导致相关工业机器人出货量下降，预计����年工业机器人总销量将回升至 ��.� 万台，同比增长约 ��%。 协作机器人 相较于传统工业机器人，协作机器人虽然在精度和负载方面存在劣势，但其凭借良好的人机协作能力和快速部署的特性，在工业领域中备受青睐。 协作机器人目前仍在高速发展阶段，����年全国协作机器人销量约 �.� 万套，同比增长 ��%，预计����年销量继续维持高速增长态势并突破 �.� 万套，同比增长 ��% 左右。 协作机器人的销量高速增长，主要是由于其在下游应用行业中的渗透率提升，越来越多的下游行业应用，如码垛、焊接等，放弃原本自动化专机设备或工业机器人的方案，使用成本更低、部署更加灵活快捷的协作机器人方案。 自适应机器人 自适应机器人是一种仿人化智能化的机器人，深度融合了工业级力控、计算机视觉、AI 等多元技术，能像人类一样完成“手眼配合”等复杂作业，有效适应复杂多变的环境，以此来大幅增强生产过程中的柔性程度和生产力，是具有位置误差容忍度高、抗干扰性强、智能可迁移等特点的新一代机器人。 自适应机器人自身具备高阶工业级力控，无需外置力控设备，即可根据打磨工艺的需要，装备各类打磨工具或夹爪，完成各项复杂的打磨工艺。 机器人配件 一般来说，打磨机器人需要根据机器人本体情况与打磨场景需求的情况，选择适当的配件，与机器人本体一起组成成套的打磨机器人。 打磨配件 打磨配件作为智能打磨系统的核心执行终端，其选型与配置直接决定着加工质量与工作效率。打磨配件一般可以分为打磨材料和打磨工具： 打磨材料 打磨工具 包括各类直磨机、角磨机、砂带机、砂轮机、电主轴、砂光机等 包括各类砂轮、砂碟、砂带、羊毛轮、磨盘、尼龙轮、工业百洁布等 根据公开数据显示，����-����年我国磨料磨具市场规模从 ����.�� 亿元攀升至 ����.�� 亿元，年均复合增长率达 ��%。 力控配件（非必须） 机器人打磨工艺需实现轨迹控制与力度控制双重协同，其中力控系统需具备动态补偿能力以适应不同材质及工艺的需求。除非夕自适应机器人及部分协作机器人外，其他类型的机器人都需外接力控设备实现柔性加工。 目前来看，有两种主流的应用在打磨机器人上的力控设备：六维力（力矩）传感器和力控打磨系统。 六维力传感器是一种可以同时测量三个力分量和三个力矩分量的传感器。该传感器可以使机器人获得力觉信息并在打磨过程中根据实际受力情况调整机器人运动轨迹。安装该传感器的打磨机器人可以获得全面的力觉信息，支持机器人完成如拖动示教等动作和应用，但是该类型打磨机器人的响应速度较慢，因此其打磨速度也受到限制。 根据高工机器人产业研究所（GGII）的数据，����年全国共有约 ����套六维力/力矩传感器被应用在机器人领域，同比增长 ��%，其中大部分被应用在了打磨领域。 力控打磨系统是一种针对机器人打磨专门开发的配件。该系统通常由独立的力传感器、力执行器和力控制器组成，一般也在末端集成打磨工具，实现即插即用的机器人打磨功能插件，也包括各类浮动打磨头，力控砂带机等。根据 GGII 的相关研究报告，应用该系统的打磨机器人响应速度高于六维力传感器方案，因此打磨速度更快，即插即用的特点也使其部署更加简单。然而，该类力控打磨系统无法像六维力传感器一样收集全面的力觉信息，因此无法完成拖拽示教等应用。 GGII 数据显示，����年全国共有约 ���� 套力控系统被应用在打磨