前言
2024中国机器人网年会实录整理。
2024年12月26日，由中国机器人网主办的年度盛会如期举行。在此次盛会上，哈工大机器人研究所副所长李瑞峰教授发表了题为“动力电池的机器人敏捷制造技术”的主题演讲。李教授的演讲不仅回顾了国产机器人在动力电池制造领域的应用现状，还深入探讨了行业面临的挑战及未来的发展方向。
技术背景
中国已成为全球最大的动力电池制造国，2023年国内装机的工业机器人数量达到了约27.6万台，其中新能源汽车行业对机器人的需求尤为明显。然而，随着市场需求的多样化和质量要求的提升，动力电池制造面临着多品种、大批量、高质量交付的挑战。
行业面临挑战
1.多品种频繁切换，基于实验的工艺参数生成方法难以同时满足质量和敏捷要求
由于动力电池种类多样，生产过程中需要频繁切换工艺参数。传统的参数生成方法难以满足高质量和敏捷生产的要求。李教授提出，通过数字孪生技术，建立物理模型与实际生产的映射关系，可以有效解决这一问题。例如，在焊接和涂胶等工艺中，通过系统采集数据并建立模型，可以快速生成新的工艺参数，提高生产效率。
2.高质量生产需要高精度感知引导和高准确率品质探测
在多品种、高复杂度的生产环境中，机器人需要具备高精度的感知能力和品质控制能力。李教授强调，激光焊接、视觉检测等技术的应用，可以显著提升生产效率和产品质量。例如，通过高精度的激光焊接和视觉检测技术，可以实现快速、准确的焊接和检测，确保产品质量。
3.满足多品类作业兼容性的机器人高精度灵巧控制
为了满足不同品类的生产需求，机器人需要具备高度的灵活性和兼容性。李教授指出，通过优化末端工具和作业规划，可以实现多品类作业的高效切换。例如，在电芯堆叠和焊接等工序中，通过灵活的工具更换和作业规划，可以提高生产效率和质量。
4.多工站、多品类、小批量电池组频繁换型下的智能排产和物料及时配送
在多工站、多品类、小批量生产模式下，如何实现智能排产和物料及时配送是一个重要挑战。李教授提出，通过智能化的排产系统和模型，可以自动给出最优的生产调度方案，确保生产过程的高效运行。例如，在电芯堆叠和焊接等工序中，通过智能排产系统，可以实现快速、高效的生产调度。
5.核心工站节拍及关键工序作业机构兼容能力提升
核心工站的节拍和关键工序的作业机构兼容能力直接影响整体生产效率。李教授指出，通过优化关键工序的作业机构，可以提高生产节拍和效率。例如，在电芯堆叠和焊接等工序中，通过优化作业机构，可以显著提高生产节拍和效率。
机器人应用关键技术研究
针对上述挑战，李瑞峰教授及其团队开展了一系列关键技术研究，取得了一系列突破：
1.典型工艺场景提炼及数字化建模方法探索
关键技术：电芯堆叠成组工艺参数的快速生成系统
关键技术：焊接工艺参数的快速生成系统
关键技术：压胶和气密测试工艺数字孪生模型仿真
2.关键工艺质量控制多模态检测技术开发
关键技术 ：多品类电池组特征抓取判定系统
关键技术：多模态电池定位识别检测系统
关键技术：电池组检测诊断评估系统
关键技术：电池组检测诊断评估系统
关键技术：涂胶轨迹检测识别验证平台
3.人机/多机协作高精度灵巧作业控制算法开发及应用
关键技术：基于力触反馈和机器视觉的插接控制算法
关键技术：基于人体数字孪生和增强现实的安全人机交互
4.多品类电池组智能排产及柔性调度技术开发与应用
针对多品类电池组智能排产及柔性调度技术研究任务，开展了多品类电池组智能排产系统、柔性物流调度系统、物料配送任务生成系统、柔性物流系统等四方面研究，为课题主要指标的实现奠定了基础。
关键技术：多品类电池组智能排产系统
关键技术：物料配送任务生成系统
关键技术：柔性物流调度系统
5.技术整合示范线集成规划
高节拍核心工站及关键工序兼容作业机构研制
关键技术：生产线虚拟调试
技术总结与展望
中国作为全球第一大锂电池市场，国内锂电池生产企业聚合中国产业链优势推动锂电池产业迈向极限制造时代。调研显示，动力电池各工艺段机器人渗透率达到82%，聚焦锂电池制芯段、模组段、PACK工艺段等全工艺制程，以机器人、数字化技术，实现高柔性、智能化产线，不断提高锂电池产线稼动率、良品率、生产效率。
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