工業(yè)機(jī)器人在鋰電行業(yè)應(yīng)用

7月8-10日，第二屆中國新能源新材料（寧德）峰會暨2021第十四屆高工鋰電產(chǎn)業(yè)峰會將在寧德富力萬達(dá)嘉華酒店舉行，此次峰會主題為“開啟新能源新時代”。屆時，來自整車、材料、設(shè)備、回收等超500位企業(yè)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈高層將匯聚一堂，共同探討碳中和目標(biāo)下新能源產(chǎn)業(yè)新時代。

為了適應(yīng)鋰電行業(yè)的高速發(fā)展，鋰電設(shè)備及電池生產(chǎn)企業(yè)在智能制造方面大力部署。

機(jī)器人作為智能設(shè)備的典型代表，在鋰電行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)初見成效，從工業(yè)機(jī)器人到移動機(jī)器人（AGV/AMR）均越來越多的出現(xiàn)在各大鋰電池廠商生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場，并且認(rèn)可度持續(xù)提升。

一方面，鋰電行業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)潮為機(jī)器人應(yīng)用帶來了新的需求；另一方面，機(jī)器人可以更好的滿足鋰電柔性制造的需求，隨著5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的逐漸成熟與應(yīng)用，5G+機(jī)器人、5G+AMR的應(yīng)用開始成熟落地，加上工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加持，有望為鋰電智能制造水平提升提供助力。

目前工業(yè)機(jī)器人在鋰電行業(yè)應(yīng)用主要呈現(xiàn)以下幾個特點：

（1）以電池生產(chǎn)中后端工藝及PACK為主。

鋰電池生產(chǎn)工藝中端環(huán)節(jié)的疊片、焊接、封裝等工序涉及工業(yè)機(jī)器人較多，因為要保證生產(chǎn)效率及產(chǎn)品一致性；后端檢測、組裝和PACK涉及的工業(yè)機(jī)器人也較多，因為機(jī)器人能滿足較大負(fù)載的抓取、搬運(yùn)動作。

鋰電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用情況

資料來源：高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）

（2）數(shù)碼電池以SCARA為主，動力電池以多關(guān)節(jié)機(jī)器人為主。

SCARA在實現(xiàn)產(chǎn)品的快速轉(zhuǎn)型以及取代直線滑臺上具有優(yōu)勢。在數(shù)碼電池的生產(chǎn)過程中，因為電池產(chǎn)品種類多，需要頻繁換型，SCARA使用量比較大；而動力電池產(chǎn)品相對單一且體積和重量較大，在產(chǎn)線后端的搬運(yùn)和裝箱上使用大負(fù)載的多關(guān)節(jié)機(jī)器人更方便。

鋰電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)器人應(yīng)用種類及領(lǐng)域

資料來源：高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）

（3）智能倉儲物流系統(tǒng)提升生產(chǎn)及管理智能化。

鋰電池企業(yè)越來越重視其原料倉、線邊倉及成品倉的智能化管理，因此越來越傾向于利用自動化立體倉庫提升廠區(qū)空間的利用率及電池的便捷存取，同時使用AGV/AMR實現(xiàn)工藝之間的物料、半成品的運(yùn)輸，便于生產(chǎn)物料的監(jiān)管。此外，將電池生產(chǎn)工藝與自動化物流系統(tǒng)完美結(jié)合，通過存儲設(shè)備、輸送設(shè)備、裝盤區(qū)設(shè)備、NG站等專機(jī)，實現(xiàn)電池生產(chǎn)全工藝過程的自動化、智能化，達(dá)到生產(chǎn)企業(yè)預(yù)期的指標(biāo)。

（4）國外品牌主導(dǎo)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用，國產(chǎn)品牌主導(dǎo)移動機(jī)器人應(yīng)用。

鋰電行業(yè)使用較多的工業(yè)機(jī)器人是多關(guān)節(jié)機(jī)器人與SCARA機(jī)器人，外資品牌基于品牌與產(chǎn)品長期可靠性的優(yōu)勢，在鋰電行業(yè)占據(jù)一定的主導(dǎo)地位，大部分鋰電廠商均采用外資品牌機(jī)器人為主，少量試用國產(chǎn)品牌機(jī)器人。

鋰電行業(yè)的移動機(jī)器人（AGV/AMR）應(yīng)用則是以國產(chǎn)廠商為主導(dǎo)，國產(chǎn)廠商基于高性價比、高穩(wěn)定性、高服務(wù)品質(zhì)的優(yōu)勢，不斷獲得鋰電廠商的認(rèn)可。此外，國產(chǎn)移動機(jī)器人（AGV/AMR）企業(yè)還可針對鋰電行業(yè)特定場景專門開發(fā)定制類產(chǎn)品，在一定程度上解決了鋰電廠商的痛點，并獲得持續(xù)訂單需求。

其中，移動機(jī)器人（AGV/AMR）在產(chǎn)線工序銜接及線邊倉的重要程度已經(jīng)無可替代，根據(jù)AGV在鋰電行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀得出如下趨勢：

1）AGV自身精度進(jìn)一步提升

對于電池生產(chǎn)線而言，前端工序涂布、輥壓、分切機(jī)臺自動上下料的最大難點在于對接精度要求高，單純僅靠車體自身的定位精度/對接精度較難實現(xiàn)，一般會使用相機(jī)等來輔助定位提高精度，這就產(chǎn)生了時間成本，因此，提高AGV自身的精度對產(chǎn)品應(yīng)用及生產(chǎn)效率都至關(guān)重要。

2）AMR替代傳統(tǒng)AGV

基于動力電池制造柔性與協(xié)作性要求較高的工藝環(huán)節(jié)，采用無輔助定位標(biāo)識的SLAM導(dǎo)航的AGV（或AMR），可以更快的實現(xiàn)生產(chǎn)部署，同時更加靈活的路徑規(guī)劃及避障算法將節(jié)省運(yùn)輸效率。這種技術(shù)給部分替代傳統(tǒng)AGV帶來了可能性。此外，也可進(jìn)一步解決極卷輸送頻次高、料架精準(zhǔn)對接、車間空間復(fù)雜和人車混流等應(yīng)用難題。

3）AGV定制化需求提升

針對不同種類電池企業(yè)的產(chǎn)線差異，需要根據(jù)電池生產(chǎn)工藝做出定制化的AGV，同時，還要考慮電池生產(chǎn)線的空間及布局，以便能夠較快速的進(jìn)行自轉(zhuǎn)、繞行等路徑的規(guī)劃，從而提升定制化AGV的易用性。

此外，應(yīng)更加深化AGV自身在智能制造體系中的利用率，保證與鋰電行業(yè)設(shè)備所需的通信、抗干擾等能力，同時結(jié)合5G進(jìn)行實施狀態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)上傳，提高數(shù)字化管理及大數(shù)據(jù)監(jiān)測的智能化生產(chǎn)。

隨著鋰電池企業(yè)對生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的穩(wěn)定性要求逐漸增加，同時市場對機(jī)器人認(rèn)可度逐漸增加，未來機(jī)器人的使用領(lǐng)域也將逐漸增多。

1）行業(yè)專用的工業(yè)機(jī)器人

針對鋰電行業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人還未滲透的工序，開發(fā)專用工業(yè)機(jī)器人，不僅與生產(chǎn)設(shè)備無縫銜接，同時提高工業(yè)機(jī)器人的可集成能力，保證生產(chǎn)的柔性，提高產(chǎn)品的一致性。如移動機(jī)器人為例，已經(jīng)專門開發(fā)出可用于收放卷的單臂搬運(yùn)、背負(fù)搬運(yùn)AGV。

2）協(xié)作機(jī)器人逐步滲透各個環(huán)節(jié)

協(xié)作機(jī)器人以安全為保障，而且其負(fù)載、速度、精度也提升到一定水平，這樣不僅可以滿足鋰電行業(yè)對機(jī)器人高速高效的要求，同時保證人員、設(shè)備、產(chǎn)品的安全，而且其簡單易部署的特點，可提高生產(chǎn)設(shè)備投資回報率。

此外，目前協(xié)作機(jī)器人+AI的功能越來越多，這將帶動AI在生產(chǎn)中的應(yīng)用水平，提升企業(yè)智能制造發(fā)展水平。

3）集成度更高的工業(yè)機(jī)器人

由于鋰電行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備屬于高度集成的，生產(chǎn)線對生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)安全、生產(chǎn)信息化等的要求也較高，因此，提高工業(yè)機(jī)器人的集成能力，將大大縮短擴(kuò)產(chǎn)建廠的周期，同時為日后的運(yùn)營維護(hù)帶來便捷。

首先，保證工業(yè)機(jī)器人自身使用的集成程度，即其配套的夾具、吸盤、視覺、力傳感器的集成能力，同時保障其通信的穩(wěn)定性、抗干擾能力及維護(hù)便捷性。其次，提高工業(yè)機(jī)器人與鋰電生產(chǎn)設(shè)備的高度集成能力及易于操作能力，鋰電池的生產(chǎn)有較多的專用生產(chǎn)設(shè)備，根據(jù)不同工藝的需求，可以無縫和自由的集成到生產(chǎn)線上，有利于工業(yè)機(jī)器人的靈活使用。最后，隨著智能制造的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人自身的狀態(tài)監(jiān)測及生產(chǎn)情況的實時監(jiān)測，都要求工業(yè)機(jī)器人提高其數(shù)字化和智能化的水平。

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