非标自动化设备设计的柔性化运用

 非标自动化设备包括各类助力机械手、自动化流水线、机器人系统集成应用和各种非标自动化设备，是指国家并无大批量生产，而国民经济各部门又确实需要的专用非标准设备。非标准设备在设计制造方面不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造，而是依据自身用途需要自行设计、制造。在日趋激烈的市场竞争环境下，工业企业纷纷进行体制技术革新，用微机控制的自动化设备取代传统设备，用机械设备操作取代纯手工操作，对非标自动化设备的需求量也随之增大。如何做好非标自动化设备的设计工作，成为了相关单位和人员共同关心的一个问题。

 在大多数非标自动化设计工作中，能主动运用智能化和柔性化概念的案例，目前看来还不多。一般在控制部分中采用液晶触摸屏，取代原来常用的控制按钮、信号灯和仪表组合控制系统，只能算是方便并简化了操作动作。液晶触摸屏本身所具有的功能，并不能充分利用起来。当非标自动化设备具有柔性化的功能，程序控制软件具有自我学习的能力之后，再配以功能强大的液晶触摸屏部品，就能实现所谓智能化的理念了。江苏昱博自动化设备有限公司结合平时的项目设计，就非标自动化设计的智能化和柔性化问题体会如下：

 1、用通俗的概念来对应柔性化的理解，可以使用所谓无极变速的概念来解释。在一般多级变速机构上，原来常用的是阶梯式分段控制的方法来进行变速的。例如在汽车上，上个世纪普遍是采用1～5档对汽车的前进速度进行调节、控制。而在现代的汽车上，已经采用了无极变速的调节、控制方式了。就是因为现在无极变速方式已经发展成在一个区间内可以进行连续、线性的变速了，从而提升了汽车的性能，简化了操作控制程序，也实现了‘柔性化’的概念。
   2、从上例中可以看出，汽车在前进速度上的变化，本身就是一个线性关系，这是个自然现象。无极变速方式无非是利用了这个自然规律。在机械行业也普遍存在这种自然规律，只是目前工程技术界内大多数人，还没有深入地去了解它、运用它。
   3、作为专业工程技术人员，肯定都知道，物体在三维空间里有六个自由度。即：在X、Y、Z三个轴向方向上，均可以做直线运动（或变化）；围绕这个三个 基轴均可以做圆周运动。物体在三维世界里所发生的所有运动和变化过程，都是以遵循这六个基本运动规律而实现的。
   在工程实际运用中，往往都是在三维空间里，物体（一般为被加工件）在做二个甚而三个方向上的复合运动。包括让物体做抛物运动、自由落体运动等不常见的复杂运动。但需要大家理解的是，这些运动无一例外都是遵行这六个基本运动规律而实现的。只是物体在做某些复杂的运动时，利用了重力、浮力和惯性力等自然规律，不容易理解而已。
   4、作为设计者，应该根据物体需要在某一个、或几个方向上做自由运动的要求，在其他自由度方面则必须要设计合适的方式，对其进行可靠的约束。才能设计出适用的机械设备，达到对物体进行合乎要求的加工动作。这是做常规机械设计工作的基本任务。在此基础上，在物体需要做运动的方向上，利用自然规律，设计出能使同类型、具有不同尺寸大小的物体，既能满足全部运动要求，同时也能满足在其它自由度方向，可以进行可靠约束的装臵，也就实现‘柔性化’的要求了。
   5、用柔性化的概念，随着自由度数量的增加，难度会极大的增加。从理论上看， 在6个自由度上都能实现柔性化的设备（或装备），几乎是绝对不可能完成的任务。一般能在非标自动化设备（或装备）的设计工作中，在两个至三个自由度方向上实现柔性化的理念，都是非常困难的工作了。 
   6、最后，在其余约束物体运动方向上，实施的运动或动作，均是由设备（或装备）根据程序控制的指令，自动完成的。否则就不成其为所谓自动化了。
在非标自动化设备的设计工作中，主动运用柔性化的概念，对很多工程技术人员来说，可能还是个需要逐步理解、接受和认同的新概念。尽管可能在很多工程实例中，已经被动的运用过这个理念，但把其从实践中抽象为理论，可能就很难以理解和接受了。