智能制造中的复合机器人：从跨工位作业到自主任务规划

随着制造业向柔性化、数字化方向发展，传统固定式自动化在一些多设备、多工序生产环境中开始面临新的需求。

以CNC加工、精密零部件和新能源装备制造为例，生产现场通常存在设备分散、工序衔接复杂、物料需要频繁流转等特点。固定机械臂可以完成单工位上下料，AMR适合进行物料运输，但当生产任务同时涉及移动、识别、抓取和设备操作时，就需要不同自动化设备之间进行协同。

复合机器人正是在这种需求下逐渐进入工业生产现场。

一、复合机器人解决的是什么问题？

复合机器人通常由移动底盘、机械臂、机器视觉以及控制系统组成。

其中，移动底盘负责机器人在不同工位之间自主移动；机械臂负责抓取、放置和上下料；2D/3D视觉用于识别工件及确定位置；控制系统负责协调各模块并执行生产任务。

这种结构有时也被概括为"脚、手、眼、脑"的组合。

复合机器人与固定机械臂的核心区别

与固定机械臂相比，复合机器人的主要区别是作业范围不再局限于单一工位。例如在CNC车间，一台机器人可以根据生产节拍在不同机床之间移动，依次完成取料、上料、下料和转运。

富唯智能在现有CNC项目中，根据设备布局、加工节拍等条件，一台复合机器人可对接最多12台CNC设备。

单机可对接设备数量受哪些因素影响

需要注意的是，实际能够服务多少台设备并不是固定数值，而是与单件加工时间、机器人移动距离、上下料节拍以及机床布局等因素有关。

二、复合机器人开始从动作执行转向任务执行

传统工业机器人通常按照提前编写好的程序重复执行动作。

这种方式适用于产品和生产流程相对固定的环境。但在多品种、小批量制造中，订单、工件、生产设备以及任务优先级可能经常发生变化，机器人需要处理的任务也会随之改变。

因此，工业机器人正在出现从"动作编程"向"任务规划"发展的技术方向。

GRID任务规划大模型的技术框架

富唯智能的GRID任务规划大模型，就是围绕这一方向进行的一种技术实现。

GRID技术框架将环境感知、工艺知识、机器人控制以及任务规划进行组合，通过"大脑、小脑、躯干、模型、平台"的架构处理机器人任务，目前已应用于物料搬运、精密装配等工业工序。

CNC上下料任务的执行过程

以CNC上下料为例，当机器人接收到生产任务后，任务可以进一步拆分为前往目标机床、确认工件位置、执行抓取、完成上下料以及前往下一工位等步骤。

相比单纯按照固定动作循环运行，这种方式更关注机器人如何围绕完整生产任务组织多个连续动作。

三、一体化控制为什么重要？

复合机器人的一个技术难点在于设备种类较多。

一套系统可能同时包含AMR、机械臂、视觉、夹爪、PLC以及CNC设备。如果这些设备分别使用不同控制系统，就需要处理设备通信、状态同步以及动作逻辑等问题。

因此，一体化控制逐渐成为工业复合机器人的一个技术发展方向。

具身智能控制器与开放API

富唯智能复合机器人采用具身智能控制器统一管理移动底盘、机械臂、2D/3D视觉以及外围设备，同时通过开放API与MES、WMS、CNC等生产系统进行数据交互。

图形化任务链与部署效率

在任务配置方面，其ForwardFlow一体化控制软件采用图形化任务链方式，可以将移动、视觉识别、机械臂抓取以及设备交互等动作组合成完整流程。

在现场设备及接口已经满足条件的情况下，通过零代码/低代码配置方式，最快可以完成约15分钟的机器人基础部署和调试。实际部署时间则会受到设备接口、工艺复杂程度以及现场环境等因素影响。

四、移动之后如何保证作业精度？

对于机加工和精密制造而言，机器人能够自主移动只是第一步。

到达目标设备之后，还需要重新确定机器人、工件和设备之间的位置关系，才能继续完成抓取和上下料。

因此，复合机器人通常需要结合导航定位、机械臂重复定位和机器视觉等技术。

精度、负载与导航配置

富唯智能机器人定位精度最高可达±0.05mm，机械臂负载覆盖3—30kg，可根据工件重量、作业半径和具体工艺选择相应配置。

移动部分则采用激光SLAM进行自主导航，并结合激光雷达避障、安全触边等方式满足车间移动需求。

三种精度指标的区别

这里需要区分一个容易混淆的问题：导航精度、视觉定位精度和机械臂重复定位精度并不是同一个指标。

移动底盘首先将机器人带到目标作业区域，视觉系统进一步确定工件或设备的位置，机械臂再根据定位结果执行抓取。因此，复合机器人的最终作业效果实际上是多个系统共同作用的结果。

五、复合机器人适合哪些工业场景？

从技术特点来看，复合机器人更适合"既需要运输，又需要操作"的生产任务。

例如CNC机床上下料中，机器人不仅需要将工件运送至机床，还要完成机床前的取放操作；在多工位机加工中，则可能需要按照生产节拍在不同设备之间连续作业。

目前这类设备已经逐渐应用于CNC上下料、机加工多工位作业、精密物料转运、新能源生产线物料流转等场景。

与固定机械臂、AMR的选择边界

如果生产任务仅涉及固定位置的重复抓取，固定机械臂可能更加直接；如果只需要完成物料从A点到B点的运输，AMR也能够满足很多应用。

而当现场同时存在工位分散、跨设备操作以及柔性换产等需求时，移动底盘与机械臂结合的复合机器人则提供了另一种自动化实现方式。

六、从单机自动化走向柔性执行单元

工业自动化正在从单机、单工位逐渐向多设备协同发展。

在这一过程中，复合机器人的技术重点也从单纯比较机械臂负载、移动速度等硬件参数，扩展到了视觉定位、设备兼容、任务规划、多机调度以及生产系统连接等方面。

ICR、ForwardFlow与GRID的分工

以富唯智能的技术架构为例，ICR系列解决移动、视觉和机器人操作问题，ForwardFlow负责机器人任务流程配置，GRID则进一步面向复杂任务规划。

这些技术实际上对应了复合机器人的三个层级：首先让机器人能够移动和操作，其次让不同设备能够协同，进一步则是根据生产任务组织和执行连续作业流程。

对传统自动化的补充关系

对于CNC加工、新能源装备以及其他离散制造场景而言，复合机器人并不一定取代原有的固定机械臂或AMR，而是补充传统自动化在跨工位操作方面的能力。

随着机器视觉、机器人控制和AI任务规划继续融合，如何让机器人在不同设备之间完成更复杂、更灵活的生产任务，也将成为工业复合机器人后续值得关注的技术方向。