本报记者 樊三彩
自 2015 年起，中央发布多项政策，支持机器人产业发展，推动“中国智造”。工信部陆续出台《机器人产业发展规划（2016-2020年）》等政策，着力推动机器人产业健康可持续发展，积极打造面向全球的机器人技术和产业生态体系。2021年，工信部、国家发改委等15个部门联合发布《“十四五”机器人产业发展规划》，推动我国机器人产业在“十四五”时期迈向中高端水平。“十四五”规划将全面提升中国制造业发展质量和水平作为重大战略部署，着力构建“工业互联网+智能制造”产业生态。
机器人作为智能工厂的重要组成部分，已经在很多先进钢企发挥效用。在3月20日—22日召开的2023年钢铁行业智能制造联盟年会暨第二届钢铁行业数字化解决方案交流会上，来自钢铁企业及高校的机器人相关负责人围绕机器人应用话题深入讨论、分享观点。
机器人正成为钢企不可或缺的智慧发动机
“在中国宝武迈向全球一流伟大企业的征途中，信息高科技是不可或缺的智慧发动机。其中，打造万台宝罗就是重点举措之一。”宝信机器人研究所所长章海波介绍，当前，中国宝武钢铁业的机器人密度仍有较大提升空间。中国宝武将着力实现现场操作的无人化、少人化，提高本质安全水平，提升劳动效率，促进岗位变革。
章海波重点介绍了四足机器人在钢铁行业落地的新思路。相比于传统巡检机器人（轮式和履带式），四足机器人落脚点离散，可以适应楼梯、台阶、斜坡、山地等不同地形，同时，搭载 GPS（全球定位系统）、机械臂、激光雷达等各种仪器检测设备，可以完成一系列工作（智慧建造、测搜救、安保巡逻等），为石油化工、电力、铁路、矿产采集提供巡检勘探、物资运输等工作和服务。它的创新性体现在整机IP68防护，适用于室内外全天候全场景，配有多组深度相机、高算力AI（人工智能）芯片、大扭矩关节，因而寿命更长、成本更低、生产工艺简化、散热更佳。
“在钢铁行业推广可以集中体现在产线巡检、检化验送样等工序。”章海波进一步阐释道，一方面，利用自主巡航的四足机器狗携带的环境信息采集传感器摄像机等进行机组关键设备、环境参数的分析与采集，实现产线巡检；另一方面，利用四足机器狗具有的一定的负重性能、规划路线自主导航的自主行动能力，能够实现机组取样的及时送检。
“高炉炉前智能化作业控制系统是基于宝罗3D机器人服务衍生而来的炉前智能化生产解决方案。”宝信软件机器人事业部总经理俞鸣重点介绍了高炉炉前智能化作业控制系统发挥的作用。他表示，该套控制系统集开口、堵口、加泥、换钎、测温取样等炉前原有作业内容为一体，通过宝罗云平台数据上传、云边协同、模型分析、远程运维等，使炉前工作实现标准化、简单化、规范化，改善作业环境，降低作业强度。
以遥控开堵口为例，开口机、泥炮为高炉炉前的基础设备，在对其进行加装编码器等必要性改造升级的基础上，增加PLC（可编程逻辑控制器）控制系统、液压电磁阀站、无线遥控器收发系统，可实现操作人员手持无线遥控器开堵口作业，增强了开堵口的操作性及安全性。在此基础上，基于炉前专家开堵口控制系统，另增加远程视频监测装置、铁口激光标识装置、开堵口过程信息反馈系统、故障诊断报警系统等，便可实现在远程集控室进行智能一键开堵口作业，一键预钻、二次打泥等作业内容。
“基于中国宝武工业互联网平台，将机器人与信息技术深度融合，实现宝罗员工互联互通，从而使宝罗员工不断进行深度学习，适应更多样的生产环境。”俞鸣表示。
金恒科技的中厚板精整取样机器人系统在业内也具有一定影响力。该系统包含视觉动态识别定位子系统、机器人取样子系统、自动切割子系统、桁架库子系统。“机器人取样系统中的样条拾取机器人系统采用高负载型号机器人，用于在视觉系统识别出的样条位置信息的引导下，利用机器人手爪端的电磁铁吸起样条，并把样条平稳摆放至样条存储工位，等待后续动作的进行。”金恒科技智能装备主任翟伟介绍，通过应用中厚板精整取样机器人系统，取得了降低人员劳动强度、减少取样错误概率、提高板材精整工序作业效率等效果。
基于机器视觉的智能化系统
成为钢企效率提升“好帮手”
机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断，在智能化系统中往往承担着数据获取的基础职能。北科大工程研究院信息技术所所长王晓晨（报告题目为《基于机器视觉的表面质量检测与热轧运行非对称测控系统》）、河钢工业技术服务有限公司（下称河钢工业技术）智能装备室主任武智猛（报告题目为《机器视觉在冷轧带钢端面缺陷及表面清洁度在线检测技术的研发与应用》）分享的智能化系统均基于机器视觉功能。
“由于存在产线多、表检设备分散，判定人为依赖性大，机器资源过剩等问题，让基于5G+AI的多产线表检集控与自动判定产生了巨大的市场需求。”王晓晨介绍，“北科工研团队构建的5G+AI表检集控系统，将生产流程上的多套表检数据通过5G网络传输，在边缘处理中心进行AI缺陷识别，并在云端实现模型的迭代训练，在此基础上建立多工序一体化表面质量的判定、分析与异常追溯。通过在某钢企应用该系统，表检质检岗位从18个减少至4个，维护人员工作量减少50%，服务器部署减少了75%，实现上下游协同的数字化质量管控。”
同时，王晓晨介绍了基于机器视觉的热轧运行非对称检测与自动纠偏控制系统。该系统通过在热轧产线粗轧机前后安装镰刀弯、翘扣头视觉检测设备，以及在精轧机架间安装带钢跑偏视觉检测设备，实现带钢运行过程中心线非对称的自动监测。“在此基础上，通过完善金属非对称弹塑性变形理论，实现全线自动调平、纠偏控制，可替代60%~80%以上的人工操作，显著降低堆钢、甩尾出现频次，并有效改善镰刀弯、塔形缺陷，提高楔形缺陷命中精度，将操作人员从繁重、重复、紧张的调平工作中解放出来，转化为对生产要素的全局把控与优化。”他说。
武智猛在分享对冷轧带钢端面缺陷的检测时表示，冷硬钢卷的边部质量，不但影响冷轧各工序生产的稳定性与作业效率，还影响了产品的最终质量。对于绝大部分钢铁企业，冷轧入口来料钢卷的标签识别与端面缺陷检测是靠人工检查确认。检测过程中，操作人员存在坠落、物体打击等安全隐患；人工检测有主观判断的因素，存在误判或漏检的情况，对产线稳定运行造成影响。
武智猛表示，为解决此问题，河钢工业技术通过利用OCR（光学字符识别）技术、3D结构光技术、机器视觉引导路径规划和深度学习算法等技术，实现了窄空间、大角度的钢卷内圈标签识别、钢卷端面高精度三维重建与识别判定、不同卷径钢卷端面扫描路径的自动规划、缺陷类别的自学习自判定等功能。
“本项目成功应用于河钢唐钢镀锌线，利用激光构建主动光源，由2台机器人同时搭载线结构光与相机进行圆周扫描，根据扫描结果进行端面3D重建，并根据重建结果完成端面缺陷的检测，有效提高了缺陷识别率。”武智猛说道。
《中国冶金报》（2023年03月28日 03版三版）