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揭秘协作机器人在新能源全产业链的应用

时间:2023-10-31文章编辑:科工云网

中国汽车工业协会最新发布数据显示,9月份,新能源汽车产销再创新高分别完成87.9万辆和90.4万辆,同比分别增长16.1%27.7%,市场占有率达到31.6%。而1-9月份,新能源汽车产销分别完成631.3万辆和627.8万辆,同比分别增长33.7%37.5%,市场占有率达到29.8%。自5月份以来,我国新能源汽车市场占有率已经连续5个月超过30%


具体到新能源车企来看,9月比亚迪仍是断层式领跑,连续十余月稳坐国内新能源汽车销量榜的头把交椅20239月新能源汽车产量达到约27.98万辆,同比增长36.58%,销量达到约28.75万辆,同比增长42.83%。比亚迪20231-9月新能源汽车产量累计约211.27万辆,同比增长77.3%,销量累计约207.96万辆,同比增长76.23%


此外,多家主流自主品牌的表现抢眼,吉利、长安、广汽埃安的9月份销量都突破了5万辆创出了销量新高;造车新势力品牌的销量则进入了小幅震荡状态。


进入2023年,新能源汽车市场的竞争愈发白热化。如今,动力系统(从燃油到新能源)革新的周期性机会已经接近尾声,智能化开始成为主角。正如比亚迪创始人王传福曾在股东大会上表示:“新能源汽车的上半场是电动化,下半场是智能化。


在此浪潮之下,主机厂在敏捷交付、卓越质量、成本优势等方面对Tier1汽车电子零部件供应商提出更高的要求。对于汽车供应链来说,亟需主机厂、Tier1TierX的行业生态圈的配合,进而推进汽车电子行业的制造技术发展与灯塔工厂建设。


无疑,新能源汽车全产业链的发展也将进一步成为工业机器人,包括协作机器人这一新品类发展的关键拉动力。



新机遇

应用渗透率持续提升



高工机器人最新调研发现,在动力电池领域,目前机器人主要应用于电芯组装线及PACK段。


其中,电芯段为了保证生产效率及产品一致性,叠片、焊接、封装等工艺段的机器人渗透率较高。由于电芯段工艺变化较小,且机器人应用方案较成熟,未来需求较稳定。


PACK,机器人主要应用于极耳裁切、清洗、贴胶、检测等工艺段,未来随着提速需求日益提升,机器人渗透率将进一步提升。


焊接和搬运上下料两大应用场景,头部新能源厂商已使用焊接机器人进行激光焊接,冲压环节正加快使用机器人来替代人工,注塑车间由于高温环境,对机器人的需求也在逐步上升。


未来,机器人在插箱段的应用渗透率也将上升,基于该工艺段对柔性生产要求较高,人工较为密集,机器人将在搬运上下料、下箱体涂胶、箱体锁螺丝等场景进一步渗透,该类环节对长臂展机器人的需求较高;模组PACK包装入库环节也将对300kg以上重负载机器人有需求。


此外,随着模组PACK段产线柔性化升级趋势的加强,原人工占比较大的工序段如盖板安装、铜排安装等,机器人使用机会增多;CTPCTC等新技术以及工艺变化也将为机器人应用带来新需求,如涂胶向贴胶撕胶变换等,使得原来用模组或1台机器人完成的工序,转变为使用2台机器人来实现。


面对这些以往应用传统工业机器人的主要阵地,协作机器人由于自身工作节拍和负载较低,而在动力电池领域中应用较少。高工机器人产业研究所(GGII)数据显示,2021年新能源行业协作机器人销量近250台,基数较小,且主要应用于数码电池领域,协作机器人在新能源行业的应用还处于探索阶段。


近年来,协作机器人企业不断开拓下游应用场景,协作机器人产品在性能上也屡有突破,新能源汽车行业在2023年正被国产协作机器人企业攻破了一道新口子。



新思路

广义的定制化



当前,新能源行业处于快速扩张阶段,自动化需求高,头部厂商资金实力强,对自动化设备接受度高。


根据高工机器人调研,2023年开始有部分头部新能源厂商开始大批量导入协作机器人,安全灵活、易于使用的协作机器人,能够快速满足新能源产线切换的需求且部署周期短、投入成本低,并缩短单工位自动化升级的投资回报周期,尤其适用于电池生产中后段工艺的半自动线和试制线,在检测、涂胶、贴标、焊接、上下料、锁付等工序中都有大量应用机会。


以艾利特机器人为代表的协作机器人企业,已公开透露获得了新能源全产业链的订单。


面对新能源行业,给艾利特带来的最大感受是:从硬件的各种原器件机械结构软件等都面临着五花八门的定制化需求。



截至目前,艾利特根据真实的用户需求,开发了多款定制化代表机型,“比如,机器人末端要求大电流,因此我们研发了大负载的CS625和CS620,满足电芯搬运过程中对大负载的极高要求,同时支持5A电流,让末端夹具的可选择性和适配性更高;还要求采用双光编码器等等。”艾利特在接受高工机器人调研时表示。


再比如,针对新能源汽车底盘电池包视觉检测而研发的超长臂展机型EC64-19协作机器人,其臂展可达1.9米,重复定位精度为±0.05mm,负载能力为4kg。基于EC64-19的视觉检测、摄影摄像系统能在不依赖外部轴的情况下,在半径1.9米的球形空间内从任意角度对产品进行全方位、快速、准确的视觉检测和拍摄。


此外,艾利特还研发了CSA先进系列,其超高性能版本,不论是关节转速还是本体结构都进行了优化提升,在目前同级别产品中性能表现优异。结合力控工艺,艾利特还开发了工具端集成六维力/力矩传感器的CSF力控系列协作机器人


“总体来说,艾利特的‘定制’不是一个狭义的定制机型,而是说为满足客户某个应用或独特需求,进行机型种类的增加,‘定制’包括增加特定应用的性能,比如力控、平面移载、回转体,面向特殊环境,增加IP68、防爆等。”艾利特相关负责人表示。



新应用

全产业链一站式解决方案



在艾利特看来,成功的关键是具备完全理解任一制造工艺的要求和解决问题的能力。艾利特持续关注新能源行业细分赛道,根据客户的实际应用场景做充分的需求分析,提供更适配的协作机器人一站式解决方案。


在新能源行业,艾利特的专家悉知需要满足哪些严格的要求,也对客户的生产过程和企业需要有着广泛的了解。艾利特了解到生产的要点,诸如:设备要每天24小时处于高速不间断运转,还需满足产线能在不同规格的产品中快速柔性换线。


艾利特机器人致力于提供更丰富的定制化解决方案,将最大限度保证用户的投资回报,不断精益改进适配性更强的产品,提高用户的良品率与效率。


举例来看,自动化装配生产影响因素少、可控度高,结合自动化测试及过程检验设备搭配协作机器人,不仅能保证新能源行业产品一致性及装配可靠性,而且大大提高电池质量稳定性。针对锂电池制造流程中的应用点,艾利特在制芯工程、模组组装、PACK线等锂电池产线,实现了下箱体上线清洁、模组安装固定、水冷回路气密测试、上盖板装配拧紧、ATS测试、BUD&Bus装配/拧紧等实际应用。


在一家华南某大型新能源公司,需求是通过协作机器人工作站实现模组固定/拧紧工站串联,需要进行二层模组固定,强电线缆固定,强电模组链接等。这家公司最终选择了艾利特EC612协作机器人,机器人末端搭配扫码枪、2D视觉系统、电动拧紧枪,通过RS485通讯可实现扫码、视觉定位、锁付扭矩的实时控制。整套系统工作效率高、锁付扭矩精准,适合中小扭矩、大数量螺钉的锁付,进一步提高了人工替代率。


值得一提的是,新能源电池由于工件尺寸较大,机器人倒装成为线体模组装配工位的最优解,艾利特为了适配此灵活的安装方式,做出了诸多针对性优化设计。

 

随着协作机器人在新能源全产业链工序的渗透,可以判断,新能源行业正成为协作机器人新的增长极。


在新能源行业,具有垄断性强、向头部企业靠拢、市场格局集中等特性。


当前新能源汽车行业具有高市场容量及市场份额、稳定且持续旺盛的市场需求并带动新产能基地建设等特性,纯电动乘用车为动力电池的发展提供强动力,储能电池也迎来快速发展,电池企业在海外订单上展开新的角逐,产品性能以及大规模智能制造的持续追求,带动新产品技术的开发,配套设备国产化率高等,种种因素为中国协作机器人带来重大利好,新能源行业头部企业纷纷寻求研发能力较强的企业一起成长,合作共赢。


9月,高工机器人获悉,某电子、汽车及新能源头部企业,一次性下单3000台国产六轴协作机器人,创下目前协作机器人市场全球最大单一订单,而夺得这笔协作机器人超级订单的企业正是艾利特。


对于艾利特而言,这次斩获新能源行业全产业链的订单,仅仅是个起点,未来的挑战主要来自于产品与行业的匹配度,以及企业自身的营收能力、产出比,不仅充分考虑终端应用行业的风险和机遇,艾利特也将持续探索如何带领行业跃升层级,拓宽赛道,让产业链企业从中共荣共生。