《储能材料与器件智能制造技术》课件-2.3.1 工业机器人技术

《储能材料与器件智能制造技术》工业机器人技术当你走进智能工厂，会看到各种类型的工业机器人正在高效运作，如点焊机器人、码垛机器人、搬运机器人等。将工业机器人应用于制造过程以替代人工操作的技术，称为工业机器人技术。工业机器人作为智能制造的核心设备，主要应用于工业场景的多关节机械手或多自由度自动化设备，具备自主动力和控制能力，能够根据人类指令，按照预设程序执行运动路径和具体作业任务。即机械本体，用于执行各类工业作业任务。操作机为操作机提供运动能力，驱动各关节和部件协同动作。驱动系统连接于操作机腕部的作业部件，直接完成抓取、焊接、搬运等任务。末端执行器工业机器人的“大脑”，决定其功能和技术水平，是机器人运行的核心。控制系统：按操作机坐标形式分类：按编程方式分类：按控制方式分类：按作业用途分类：可分为直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球坐标机器人和关节机器人。包括点位控制机器人、连续轨迹控制机器人、力（力矩）控制机器人和智能控制机器人。如点焊机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人和装配机器人等。可分为直接示教机器人和离线示教（或离线编程）机器人。工作原理堆垛机械手通过多个自由度的协同运动（如旋转、摆动、提升等），实现对物体的精准抓取与堆叠。控制系统根据设定程序或指令，驱动机械手的各个部件完成预定动作。在堆垛过程中，机械手还可结合传感器等装置，实时获取物体的位置和姿态信息，从而提升堆叠的准确性和稳定性。性能特点结构精巧：零部件数量少，故障率低，维护便捷；可配置多种抓手（夹板、手指、吸盘等），适配不同物料需求。自动控制：具备可编程能力，所有动作均按程序自动执行。灵活多能：依据任务切换工具，适应性强，具备高可靠性、高速度和高精度，能在恶劣环境下稳定工作。工业机器人应用堆垛机械手堆垛机械手是一种用于自动化物料搬运与堆垛作业的机器人设备，广泛应用于工业制造、仓储物流、食品加工等领域。在储能刀片电池生产环节中也发挥着关键作用。随着全球对清洁能源的需求激增，新能源电池产业迎来高速发展期。工业机器人凭借高精度、高稳定性和自动化优势，深度融入电池生产全流程，从原材料处理到成品组装，有效解决了电池生产中对洁净度、一致性和效率的严苛要求，成为推动电池产业智能化升级的核心力量。一、电极制造环节：保障极片精度与一致性在电池电极制造过程中，极片的质量直接影响电池的性能与寿命，工业机器人在此环节发挥着关键作用。极片涂布工序中，涂布机器人通过精密计量泵与狭缝模头配合，将浆料均匀涂覆在集流体上。以锂电池为例，机器人可将涂布厚度误差控制在±2微米以内，远高于人工操作精度。同时，机器人能实时监测浆料粘度、涂布速度等参数，通过闭环控制系统自动调整工艺参数，确保极片厚度均匀性，提升电池能量密度与充放电性能。极片分切时，切割机器人利用高精度激光或刀具，以1000mm/s以上的速度完成分切，切口毛刺控制在5微米以下，避免因毛刺刺穿隔膜导致电池短路。并且，机器人可根据预设尺寸快速切换分切模式，满足不同型号电池极片的生产需求，显著提高生产灵活性。二、电芯组装环节：实现高效精准作业电芯组装是电池生产的核心流程，涉及多道精密工序，工业机器人通过协同作业大幅提升组装效率与质量。叠片与卷绕工序中，叠片机器人采用高速视觉定位系统，可在0.5秒内完成电芯正负极片的精准抓取与堆叠，对齐精度达±0.05mm。卷绕机器人则通过张力控制系统，将隔膜与极片紧密卷绕，圈数误差控制在±0.5圈，确保电芯结构稳定。在电动汽车动力电池生产中，此类机器人可使电芯组装效率提升40%，不良率降低至0.1%以下。焊接工序中，焊接机器人利用超声波焊接或激光焊接技术，完成极耳与电极的连接。例如，激光焊接机器人通过脉冲激光控制，可实现0.1mm²焊点的精准焊接，焊接强度达30MPa以上，同时避免传统焊接产生的飞溅与虚焊问题，保障电池电气性能与安全性。三、电池组装与检测环节：确保成品质量在电池组装与检测阶段，工业机器人通过自动化作业与智能检测，实现产品质量的严格把控。模组与Pack组装过程中，搬运机器人将电芯精准搬运至模组夹具，配合拧紧机器人以±1N・m的力矩精度完成螺栓紧固，确保模组结构稳固。组装完成后，检测机器人搭载X光检测、超声探伤等设备，对电池内部结构进行无损检测，可检测出0.1mm³以上的内部缺陷，有效防止电池在使用过程中出现安全隐患。容量与性能测试环节，测试机器人自动连接电池进行充放电测试，实时采集电压、电流、温度等数据，通过AI算法分析电池性能参数，筛选出不合格产品。以动力电池为例，测试机器人可使单组电池测试时间缩短至30分钟，测试效率提升5倍以上，同时保证测试数据的准确性与一致性。工业机器人的组成、分类、应用和设计是相互关联、相互影响的。深入了解工业机器人的这些方面，有助于更好地发挥