智能機器人的應用趨勢近幾年一直持續上升。從全球范圍來看，2017工業機器人產業總體市場規模約140億美元，并預計于2025年家具制造領域市場規模將達到90億美元。

01機器人在家居行業用的咋樣？

近幾年來，智能制造產業格局最為明顯的變化：一方面以批量生產企業等傳統家居業績下滑趨勢明顯，面臨著洗牌、倒閉、破產的現象；另一方面，由于人們對于個性化的追求，定制家居市場正在不斷崛起。

機器人是先進制造技術和自動化裝備的典型代表，它的發展是多學科與多種高新技術發展成果的綜合集成，涉及機械、電子、自動控制、計算機、人工智能、傳感器、通訊與網絡等。未來機器人融入的家具智能制造必將會對產業格局變化帶來影響。

所謂以人工智能為輔助實現定制家具制造過程，就是在生產中運用計算機分析客戶要求，從大數據中提煉產品相關信息，將信息傳輸到機器人智能設備中，滿足從家具定制設計到加工制造（開料、噴涂、封邊等等）以及物流分揀和售后服務各個方面的需求。

據了解，我國家具企業只有年產值達到5000萬至上億的情況下才有能力在生產設備中加大投入來提高生產效率。企業總體規模越小，接受客戶訂單越少，無法形成滿足大規模生產的大數據資源。企業利潤小，更沒有多的資金投入到引進機器人設備中。

02機器人在家具生產的具體應用

02-1碼垛

碼垛技術是實現定制家具行業物流領域自動化的一項關鍵技術。碼垛機械手作為末端執行器對碼垛行為的完成至關重要。碼垛機器人在完成碼垛作業的過程中，涉及視覺系統、控制系統、運動系統等。

例如，發那科機器人公司生產的新型高速的FANUC碼垛機器人——垛-410iB/140H，具有運動范圍廣，搬運速度快等特點，可負載重達700kg的超重貨物靈活作業，結合碼垛夾具和人性化的編程軟件，以此實現碼垛作業的創新發展，如下圖所示。

▲碼垛機器人

02-2分揀

在整個定制家具制造行業中使用最廣泛的機器人就是分揀機器人手臂，通過掃描每個板件上帶有的獨特的二維碼進行分析，采用視覺導航定位系統，首先對工件或材料進行相機標定，確定輸送帶上的工件或材料位置。

并通過圖像匹配技術的應用對工件或材料進行比對，經過工件識別和工件定位對所拍攝的圖片進行分析，從而準確的進行分揀，實現了不同板件依次分類。對降低人工出錯率、提高生產效率、加快物流運轉、減少生產時間影響重大。

如下圖所示，川崎機器人公司生產的CX系列機器人——六軸CX110L機器人。這款機器人裝配有大型中空結構手臂，可以輕松地實現高速度、緊湊化的物料分揀和搬運等多種工序。其可負載110kg，伸展距離可達2699mm，其工作效率相當于6個工人的效率，是發展無人化工廠中必不可少的一部分。

▲六軸分揀機器人

02-3搬運

產品訂單較多，且板件較重，想要搬運板件至相應的位置需要大量人力，這使得本就不寬敞的生產車間顯得更加擁擠混亂，大大加劇了安全隱患。不少公司開始用小巧靈活、承載力強的機器人來代替人工搬運。歐姆龍機器人公司生產的LD系列移動機器人，如下圖。

▲移動機器人

通過GPS定位系統實現室內自主導航，提高生產效率，簡化物流操作。不僅把人工失誤降到最低，而且也使物料具有可追溯性從而提高了工作效率。通過超聲波感應技術，能夠實現自主規避。

該公司提供的一種車載激光定位技術使機器人能夠適應復雜的車間環境，完全符合安全標準，實現了人機安全交互。

02-4打磨

利用機器人進行家具打磨的工序一方面減少了人力時間的輸出，提高了生產效率。另一方面機器人打磨技術的運用改善了傳統的打磨工序中灰塵、噪音等各種擾人的情況。同時也使得打磨的工序更加趨于標準化、數字化、便捷化。

一種機器人末端執行器的全自動快換裝置，首先根據快換裝置的使用要求和關鍵性能，進行快換裝置結構設計；然后采用有限元仿真對快換結構的兩個典型工況進行強度校核，結果表明最大Mises應力遠小于材料許用應力，符合強度要求。該快換裝置無須額外動力進行裝配，且具有一定彈性，使機器人打磨家具時能更好地貼合打磨表面，提高打磨效果，如下圖所示。

▲機器人打磨轉換器

03機器人在家具生產需要哪些技術

03-1自動化生產過程

定制家具智能生產運用是由智能倉庫、智能機器人設備、智能物流系統、智能質量檢測設備等柔性生產線組成，比如索菲亞家居公司的智能生產系統，如下圖所示。

▲定制家具智能制造生產流程

03-2系統技術

定制家具制作零件的復雜性，對生產流程的管理難度增大，所以必須應用先進的技術管理執行系統來實現從客戶到計算機到機器人再到客戶的過程，準確合理的配備資源，提高生產效率。

定制家具制造業應對客戶需求大，尤其對于大企業來說，需要處理的信息繁多。為確保企業連接工廠與客戶信息化管理和已有大數據信息的集成，實現定制家具在整體生產的綜合管理和滿足各個工位分布生產的產品跟蹤，應做到以MES系統為核心的智能制造執行系統，如下圖所示。

▲MES核心系統流程圖

03-3技術人員

在定制家具制造業完成從“制造”向“智造”的轉變過程中，工廠中的員工也要完成“制造者”向“智造者”升級。我們所要實現的“無人工廠”并不是空無一人，而是讓勞動者從體力和簡單手工技術操作中解放出來，利用科學技術和所受高等教育的知識來管理機器人實現生產。

04寫在最后

智能時代為家具制造業發展提供新的起點和新的契機。目前機器人在定制家具生產中的應用仍有很大的發展空間。企業應加強系統技術的研究與開發，應用系統管理充分連接機器人在每一道加工工序中的應用。充分借助于我國龐大完整的工業體系和市場基礎，爭取在第4次工業革命中占據更大的市場份額。

作者/盧希珍編輯/言朢

盧希珍，彭文文.定制家具生產過程中機器人的應用研究[J].家具

關鍵詞/機器人智能制造