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分享回顾 | 探索自动装配新边界：自适应装配关键技术拆解

时间：2025-02-20 来源：上海非夕机器人科技有限公司阅读：5586

在各行各业中，“装配”是十分常见的工序。为赋能更高效智能的自动装配场景，非夕独创自适应装配解决方案，在汽车、3C、家电等多个行业实现创新技术的应用落地。

12月26日下午，非夕高级应用拓展经理李路路以“探索自动装配新边界：自适应装配关键技术拆解”为题进行了在线分享，从自适应机器人的关键技术出发，详解非夕自适应装配典型案例，带领大家探索自动装配新边界。以下是本次分享的重点内容回顾。

自适应装配关键技术

在众多自动化/机器人方案中，非夕的自适应装配方案是如何做到替代难以自动化的人工作业、升级低柔性的自动化产线、提升设备跨工艺复用率的？非夕主要依靠三大关键技术来实现：

工业级力控

非夕独创的力/力矩传感技术可以使自适应机器人具备仿人化的“手感”和“手眼配合”能力，并具备实时力控规划、多维复合力位控制、稳定抗扰动、全身多点力控等高阶的工业级力控性能。基于七自由度、高达0.03N的末端力感知分辨率和1kHz高频响应能力，自适应机器人可以容忍多种误差，即使在复杂环境中也能完成多种生产环节常见的精密装配任务，保证装配工艺良率。

力控插入

视觉伺服

视觉伺服技术可以通过对图像进行实时处理和分析，调整机器人姿态，实现机器人对工件的精准实时识别与追踪。非夕为自适应机器人配备了基于力控的视觉伺服技术，使机器人与视觉的通讯频率最高可达50Hz，在30Hz之下收敛精度可达0.1mm。

视觉伺服

自适应装配工艺包

在非夕自研的任务编辑系统Flexiv Elements中，我们使用独有的概念“元操作”进行机器人的任务编程。而自适应装配工艺包整合了精密装配所需的“元操作”，包括但不限于[接触]、[搜孔]、[柔顺插拔]等，使装配效果优良，且任务编程调试十分简便。更直观的理解是，通过控制不同大小和类型的力，可以实现不同装配需求。

以FPC插装场景为例，通过"元操作"将下压力控制在3N、插入力和摇摆力都控制在2N左右，结合自适应机器人本身的力控性能，即可实现探高、搜孔、入孔检查等功能，在兼容位置误差、保证装配良率的同时，避免工件不受损。

接触

搜孔

柔顺插拔

典型自适应装配场景

刚性工件精密装配

针对需要精密装配的刚性工件，非夕依托仿人化整机力位复合算法及高实时力控响应频率，可实现0.01mm级别的“丝级”装配。

轴孔装配场景（Peg-in-Hole）

以空调压缩机曲轴轴套装配为例。由于曲轴自身通常具备生产公差，且来料还会因线体运行出现累计位置误差，传统自动化方案很难完成配合间隙0.02-0.01mm及以下的安装。非夕的自适应装配方案通过精细的力控搜孔策略模拟人手装配，实现5.1-5.6s的装配节拍，成功率接近100%，可实现快速部署和换型换线；同时，方案无需复杂的机械定位或视觉定位辅助，避免了额外专机设备或工具带来的高昂成本。

空调压缩机曲轴轴套装配

通过同样的底层技术和装配工艺包，非夕实现了精度达0.01mm，良率超99%的液压泵/阀精密装配。

液压阀精密装配和检测

多点力控装配场景

多点力控也是精密装配中的常见场景。在空调冷却管弯头装配中，非夕通过机器人的自适应装配能力和一次取料的非标设计，解决了来料偏差问题，并大幅提升了装配节拍，实现了多点力控的弯头装配。

空调冷却管弯头装配

PCB装配涉及多pin脚配合，以视觉甄别和位置控制为主的传统方法通常较难实现装配需求。为提供更优质的解决方案，非夕基于创新的力控技术进行搜孔和对位，结合柔顺控制，提高了产线良率及效率。

PCB装配

在车载执行器齿轮装配中，机器人除了执行向下以及旋转操作，还要兼顾多级齿轮的啮合。非夕的自适应装配解决方案可以保证不会有过大或方向偏移的力对齿轮造成损伤，提升装配成功率。

车载执行器齿轮装配

柔性工件自适应装配

针对胶塞、堵头、注塑件等大公差、易形变的柔性工件，非夕自适应装配方案依托多点力控高频调整能力及丰富的“元操作”，既可实现毫米级公差又能避免损伤工件，获得超99%装配成功率。

堵头/胶塞安装场景

汽车堵头柔性易形变，如何保证其安装的准确率及效率？非夕开发了弹夹式的快速装配方式，并通过实时力曲线监控保证装配到位。

汽车堵头装配

在压缩机气缸胶塞装配场景中，传统的线体无需经过大量改造，即可实现快捷稳定且良率高的装配。

压缩机气缸胶塞装配

汽车零部件装配场景

汽车门板装配的难点是涉及多个点位的塑料件卡接及扣合，在装配过程中较难监控柔性物料的形变。非夕通过双臂协作的方式，在累计误差较大的情况下，依然可以灵活调整，成功实现优良装配。

汽车门板双臂协作装配

类似的还有汽车仪表板注塑件零件装配场景，非夕同样采用了双臂协同方案，同时加入了工件的按、压、扣、合等多种复杂力控工艺。

汽车仪表板注塑件零件装配

汽车充电场景

非夕还打造了基于自适应机器人和先进AI技术的移动机器人充电解决方案，依靠机器人的精细力控和深度学习算法，以仿人化方式容忍由工件及移动平台带来的综合误差，实现充电枪的柔顺插拔。插拔过程稳定可靠，且不会对充电设备造成损伤。

新能源汽车移动充电

线束插头接插/测试

通过结合先进的视觉伺服技术，非夕自适应机器人可以通过“手眼配合”的方式实现毫米级浮动接插件的装配和检测、透明易形变材质线路板的装配检测，以及多自由度线束的捋线、接插功能。同时，全过程装配数据可监控、可追溯，使持续提升制造良率成为可能。

FPC软排线插装/测试场景

柔性电路板FPC体积小、易形变，传统自动化方案通常难以柔顺夹持其插头，且无法判断插装是否顺利完成。非夕提供的车载屏FPC柔性插装方案将AI技术与视觉伺服结合，确保插装如人手般精细，实现超99%成功率。在过程中，机器人可以实时记录整体装配的力位曲线及过程数据，为后续生产提效提供帮助。

自适应机器人FPC柔性插装

而VR设备等消费电子产品中的FPC装配要求使用微小插拔力，针对此类场景，非夕提供了过程追溯+AI视觉结合的解决方案，实现了从FPC排线取料到检测的完整流程。

浮动插头电检场景

除了对固定柔性材料的插接和检测，非夕目前还有丰富的浮动插头电检落地经验。在这些场景中，由于产品设计要求有较大的浮动量，位置控制的自动化方案即使采用3D视觉引导，依然很难满足装配要求。而非夕的方案以实时响应的力控技术为基础，不但能自动兼容浮动带来的误差，还能完成装配到位检测和整体数据追溯。

模组电检

pack电检

电驱电检

非夕的自适应机器人方案对电检对位及检测偏差的容忍能力非常高，例如座椅电检的案例中，该方案可以兼容多角度±5-10mm偏差。

座椅电检

线束6D识别和抓取技术

线束的6D识别与抓取一直都是行业中的难点之一，这是由于除了线束位置在XYZ坐标轴上有变化外，线束本身的扭转及角度也会有偏差，因此相机的拍摄视野及精度都需要达到很高的标准。非夕通过视觉伺服技术进行引导抓取，尽可能保证抓取精度，并在装配过程中通过力控方式纠偏累积误差，从而做到线束的6D姿态识别和柔性抓取。

例如在家用电器控制器线束装配场景中，非夕在机器人末端配置定制夹爪，通过视觉识别引导夹取插头，并在插接过程中进行多角度确认，满足客户对捋线及线束柔顺控制的要求。

线束插头装配

同时，该技术也在汽车域控制器插头装配产线上被大规模应用。在进行域控制器零件的装配时，非夕采用双臂自适应机器人协同配合，通过视觉对零件插头进行精准识别，容忍多种误差，插装动作在1s内完成。

域控制器插头装配

在汽车总装线束双臂协同装配场景中，通过AI视觉的持续学习，机器人可以识别形状结构各异的线束，从而在夹取过程中通过仿形工具设计进行卡接点的确认。

汽车总装线束双臂协同装配

自适应装配方案的应用价值

从以上案例可以看出，自适应装配方案可以攻克传统装配场景中耗时耗力、成功率不理想、无法实时监控等众多难点，其为客户带来的实际价值主要体现在：

综合成本降低50%

该类方案以高精度力控能力为基础，结合专利型的未端工具，可以满足多种插装需求，使得调试综合成本同比降低50%及以上。

成功率99.5%+

非夕自研的视觉伺服和AI技术可以对工件进行高实时识别和动态追踪，结合视觉力觉复合引导及微力控制，可以有效规避工件损伤，实现超99.5%的插装成功率。

实现全闭环监控

非夕自研的机器人编程与操作系统Flexiv Elements能够实时监测视觉及力控数据，帮助客户实现对装配质量的闭环监控。

此外，非夕的自适应装配方案也在持续结合其他新兴技术。例如，通过数据采集及过程监控进行装配质量判定和预诊断管理；在双臂手眼配合及随行装配的基础上，进一步探索基于AMR、视觉伺服，外部轴等的柔顺控制力位复合技术等。非夕将不断拓展自动装配的边界，让我们拭目以待！

非夕

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