近日,日本JFE钢铁公司开发了一款自行式清扫机器人,可以有效应对高温、粉尘、险路等困难条件,如图1所示。通过将该机器人引入钢铁厂设备的清扫作业中,在实现自动化作业的同时,减轻了作业负荷,进而提高了安全性和生产效率。
为了进一步提高劳动生产率,目前JFE钢铁公司正致力于作业远程化和自动化机器人的利用,以复杂作业和危险作业等负荷较大的工作为中心,积极引进各类机器人。在炼铁工艺中,由于部分设备使用了铁矿石和煤炭等粉体物料,为了防止粉尘随风向周围飞散,安装了集尘机,并定期对设备周边进行粉尘清扫作业。此前,清扫作业主要是由人工进行的,而且高温设备附近的作业负荷非常高。在这种特殊环境下使用机器人时,需要防止机器人内部电子基板出现损坏,但如果安装普通的换气风扇,则可能会导致粉尘飞散或吸入而损坏内部设备,因此,在高温环境等困难条件下如何有效利用机器人,这已经成为一大课题。
对此,JFE钢铁公司自主开发了可应对高温环境的内部冷却结构,并将其装入自行式机器人中。首先,在机器人内部安装了隔热材料,用于隔断来自外部的热量,并且针对机器人内部控制设备等的内部发热,采用了独立结构,可以处理树脂材料或水分等汽化时相变引起的吸热,从而使得内部电子基板不会因热量而损坏,真正实现了机器人连续运转。
值得一提的是,作为机器人自动行走的“眼睛”,安装了一种LiDAR(光探测和测距)传感器,可以测量与周围环境和障碍物之间的距离,同时采用了SLAM(同时定位与地图构建)作为自身位置识别系统,如图2所示。由此,在清扫区域内,可以识别机器人移动目标与当前位置的距离,在目标路径上自动移动的同时进行清扫。截至目前,该公司在炼铁工序中已经实施了耐久性试验,今后将面向炼铁厂内各设备进行普及推广,以期实现粉尘清扫作业的自动化,努力减轻作业负荷,真正提高安全性、生产效率。
另一方面,为了提高生产效率并实现稳定作业,JFE钢铁公司通过设立“JFE数字化转型中心”(JDXC),推进制造流程的网络物理系统化,积极推行数字化转型。今后,该公司还将借助数字化转型工具解决制造现场不同领域的诸多课题。