1   背景

家电电机是空调、冰箱、洗衣机、风扇等家电产品的“心脏”， 其核心部件定子的制造质量直接决定家电的运行效率、噪声水平与使用寿命。国内相关标准（如GB/T 13537 2024、GB/T 4706.17 2024、 GB/T 4706.32 2024等），对电机性能检测检验、安全要求等作出了明确规定。

定子接线是家电电机生产的关键工序，涵盖多绕组引线梳理、并头、走线、套绝缘套管、搪锡或电阻焊等多项复杂环节。长期以来， 该工序主要依靠人工或半自动化设备完成。在家电电机“大批量、多型号、低成本”的行业特征下，工序痛点尤为突出：

第一，生产效率存在明显瓶颈。家电电机年产量可达数十万至百万台级别，定子接线依靠人工作业速度慢，难以匹配上游高速冲压、绕线产线的生产节拍，成为整条产线的产能瓶颈。同时， 劳动力成本持续上涨、招工难度加大，企业用工压力不断加剧。

第二，工艺一致性较差。家电电机型号繁多、换型频繁。人工操作受操作人员经验、疲劳状态影响较大；针对细线径（常见0.15～0.6mm）多绕组并头、搪锡均匀度、套管装配深度等关键指标，很难实现标准化作业，直接影响匝间绝缘性能与焊接可靠性。

第三，作业环境条件恶劣。接线工位存在搪锡锡炉高温、助焊剂挥发、浸漆工序VOC排放，同时伴随粉尘与噪声，长期作业会损害操作人员身体健康，还存在高温烫伤、火灾等安全隐患。

第四，质量数据追溯难度大。家电电机大批量生产模式下，人工接线缺少数字化记录手段，焊接参数、绞线圈数、套管型号等关键工艺无法实现单件级数据采集；出现质量问题时，难以定位到具体工位与生产批次，不利于企业开展精益化管理与不良问题闭环处理。

国内某大型家电电机制造企业面临效率与质量的双重瓶颈，亟须对定子接线及相关制造工序开展智能化升级。海康机器人依托关节机器人领域技术积累，结合家电电机多型号柔性生产需求，为客户定制开发一套满足节拍要求的自动化产线解决方案，实现定子接线工序的自动化、智能化改造。

2   案例实施与应用

2.1   系统架构与组成

本解决方案主要由关节机器人系统、末端执行单元、PLC、安全防护单元以及周边配套工装构成。结合工艺需求，整条产线采用18台机器人混合布局，构建完整的定子接线工艺闭环，具体配置如下：

（1）核心执行单元：系统配置15套海康机器人自研7kg负载、910mm臂展的六轴机器人，承担绝大多数接线、梳线、绞线作业；3台SCARA机器人配合辅助工装完成走线作业。

• 精准走位，稳定作业

关节机器人搭载高品质电机、减速机等核心零部件，搭配全栈自研控制系统，包含示教器、控制器、驱动器等软硬件组件，功能丰富、性能强劲，可精准完成剪线、走线等精细化作业，如图1所示。

图1 走线工位

• 无限旋转，适配工艺

整套关节机器人控制系统为自主研发， 可根据工艺需求开展定制化功能开发。如图2所示，绕线工位要求机器人末端实现10800°以上连续旋转，依托自研产品优势，项目定制开发末端连续旋转功能，满足客户特殊工艺要求。

图2 绞线工位

（2）控制系统及PLC：全部机器人支持EtherNet/ IP、Profinet等多种工业以太网通讯协议，通过工业以太网与上位机、周边PLC实现高速数据交互；控制柜配置16路输入/16路输出IO接口，可满足复杂工装的控制需求。

（3）安全防护单元：作业区域设置封闭式安全围栏，配置安全门锁或安全光栅，常闭触点接入机器人控制系统。结合机器人安全门功能，  一旦人员闯入或发生异常，机器人可立即执行急停动作。

（4）配套工装：针对梳线工具、走线夹具、绞线工装、剪线工具、刮漆夹具、浸锡夹具、插套管夹具等各类工位末端执行器，提供机器人安装接口适配服务与仿真技术支持，保障各类工具与机器人法兰可靠对接。

2.2   系统工作流程

本系统通过输送线串联多个工艺工位， 实现定子理线全流程流水作业，主要工艺流程如下：

（1）引线端处理：机器人先完成引线端梳线，对两处位置的三根导线分别梳理；随后开展走线作业，将六根导线分为三组夹持走线，依靠夹具工装避免铜线夹持打滑；再启用机器人末端连续旋转功能完成绞线；依次执行剪线、刮漆、超声波清洗，最后完成浸锡作业。

（2）并线端处理：工艺流程与引线端类似， 包含梳线、两组走线、剪线、绞线、刮漆、浸锡。该环节兼顾原有工厂设计方案的复用与优化，保障并线作业精度。

（3）套管安装：套管由振动盘完成上料， 通过视觉定位引导机器人抓取套管；两台机器人协同作业，分别抓取2个、3个套管，经机械定位后同步套入铜线。再由机器人夹持套管，配合气缸辅助完成套管折弯，并将套管压入定子槽内。

3   应用创新

本项目落地实施，攻克了电机定子自动化接线领域多项技术难题，具备突出创新性。

（1）全流程仿真预评估。结合现场工艺流程与技术要求，对全部工位开展仿真可行性评估，提前识别并规避仿真阶段暴露的各类问题，降低项目实施风险，减少现场试错成本。仿真截图如图3所示。

图3 仿真截图

（2）高节拍下多机器人协同作业。依托海康机器人本体高刚性结构优势，优化运动轨迹算法，缩短加减速耗时，提升设备运行速度；套管折弯等工序采用双机器人并行作业，分摊单工位节拍压力；各工位前后联动、动作时序匹配，保障整线生产节拍。

（3）多型号兼容的柔性化生产。不同型号定子的铁芯高度、线径匝数、电阻参数存在差异，项目通过示教编程预存储各型号对应的机器人运动轨迹与工艺参数，产品换型时直接调用对应程序；套管抓取工位引入视觉定位，自动识别振动盘内部套管位置，适配多种规格套管上料。

（4）复杂工艺高精度动作控制。机器人本体配置标准法兰接口与转接板，工具姿态可灵活调整，大幅提升现场调试空间；机器人末端可设定连续旋转圈数，搭配可旋转气管标准件，满足绞线工艺，规避线缆缠绕断裂风险；机器人采用线缆内置隐藏式设计，减少线缆干涉带来的动作约束，保障狭小工位内的运动灵活性。

4   效益分析

该系统落地后，为客户带来质量、经济、管理多维度收益，方案已完成多条产线复制，产能得到大幅提升。

4.1   质量效益

（1）工艺一致性大幅提升。机器人作业消除人工疲劳、人为判断带来的个体差异，实现作业模式由“人工经验”向“数字标准”转变。依靠高精度轨迹控制，绞线圈数、浸锡深度、套管压入位置等关键工艺参数高度统一，接线长度、绞线松紧度等指标得到精准管控，产品良率显著提高。

（2）产品缺陷率下降。自动化标准化作业消除人工操作带来的质量波动；刮漆、超声波清洗工序可有效规避人工操作造成的绝缘层损伤，从源头降低后续检测环节的不合格占比，减少产品缺陷。

4.2   经济效益

（1）生产效率提升。系统节拍稳定满足生产要求，支持24小时不间断连续生产，产能利用率显著提高，充分匹配客户订单增长需求。

（2）人力成本节约。整条理线产线共18个工位全部实现自动化，改造完成后仅需少量人员负责设备监控、物料补给与异常处置，人力成本得到明显下降。

（3）质量成本降低。接线质量直接影响电机匝间绝缘与焊接可靠性，不良品返修、客户投诉带来的成本远高于制造成本；采用自动化方案后，返修率下降90%以上。

4.3   管理效益

（1）生产计划可控。产线节拍稳定， 产能可精准预判，订单交付准时率由85%提升至98%以上。

（2）管理难度降低。企业管理重心由“盯人员、盯状态、盯出勤”转向“盯设备、盯数据、盯工艺”，管理覆盖范围扩大，管理难度下降。

（3）质量管控可追溯。生产计划由经验估算升级为数据驱动，计划达成率可量化考核、全程可追溯。

5   案例意义

本案例的落地具备较强的行业示范价值与技术参考意义。

第一，树立行业技术标杆。项目验证了关节机器人应用于电机复杂柔性线缆处理工序的可行性，打破传统认知局限，为同行业提供可复制的落地方案。

第二，促进多技术融合创新。项目深度融合机器人运动控制、机器视觉、气动控制、工艺工装设计等多项技术；尤其在机器人末端连续旋转、多机器人协同节拍控制方面实现技术突破，为同类细分场景的机器人应用提供技术参考。

第三，验证复杂场景非标定制集成能力。本项目机器人需要对接多种末端工具，协同刮漆机、浸锡装置、振动盘等多种工艺设备；在复杂集成环境下，依靠仿真验证、接口适配、协同调试，交付一套多型号兼容、全工序覆盖的完整解决方案，体现出海康机器人非标自动化定制集成实力。

第四， 助力制造业数字化转型。方案除解决当前产能、质量痛点外，依托标准化接口与通讯协议，为工厂后续智能化升级预留拓展空间。

综上，海康机器人高可靠、高柔性的关节机器人系统，既帮助客户解决实际生产痛点，也为电机行业自动化升级提供有力技术支撑。未来，随着人工智能、机器视觉技术持续迭代，该类自动化系统将拓展到更多应用场景，助力国内制造业高质量发展。

摘自《自动化博览》2026年9月刊