黃凱 李英順 褚永怡

（1.上海新金橋環(huán)保有限公司 上海 201201；2.國(guó)家環(huán)境保護(hù)廢棄電器電子產(chǎn)品回收信息化與處置工程技術(shù)中心 上海 201201）

拆解是廢舊家電零部件、材料再資源化利用的前提，是把廢舊家電分解到若干組成部件的一種系統(tǒng)方法，可分為分類(lèi)拆解和零部件拆解兩類(lèi)。分類(lèi)拆解也稱(chēng)為整機(jī)解體，就是將整臺(tái)廢舊家電解體為易于后續(xù)處理的元器件，并將物料按照不同材質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，拆解產(chǎn)物有塑料機(jī)殼、玻璃、金屬機(jī)殼、印制電路板、電纜、電線(xiàn)、顯像管、其他零部件等。零部件拆解亦稱(chēng)精拆線(xiàn)，主要針對(duì)廢舊家電整機(jī)解體后的產(chǎn)物。

自2001 年我國(guó)啟動(dòng)廢舊家電回收處理管理工作開(kāi)始，我國(guó)廢舊家電處理及綜合利用行業(yè)發(fā)展迅速［1］，但不同于國(guó)外國(guó)情，我國(guó)在廢舊家電處理及綜合利用行業(yè)制定工藝方案必須充分考慮利用廉價(jià)勞動(dòng)力，提供更多就業(yè)機(jī)會(huì)，以手工拆解與機(jī)械處理相結(jié)合的方式為主，屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)［2］。伴隨著處置成本、人力成本增加，手工拆解方式不僅噪聲大、流程長(zhǎng)、效率低，對(duì)工人的身體也會(huì)造成一定的損傷，因此，如何提高廢棄電器電子產(chǎn)品回收利用行業(yè)的拆解效率成為了行業(yè)亟待解決的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。2020 年5 月，國(guó)家發(fā)改委等部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于完善廢舊家電回收處理體系推動(dòng)家電更新消費(fèi)的實(shí)施方案》，鼓勵(lì)企業(yè)加大技術(shù)改造，提升廢舊資源循環(huán)利用能力。同時(shí)，我國(guó)大型家電生產(chǎn)企業(yè)已投身于生產(chǎn)者責(zé)任延伸（EPR）制度、研發(fā)，引入產(chǎn)品綠色、易拆解設(shè)計(jì)，在環(huán)?？刹鹦缎栽O(shè)計(jì)方面給予高度重視，但拆解循環(huán)、再利用仍是我國(guó)家電產(chǎn)業(yè)鏈“大循環(huán)”上的短板。

國(guó)外廢舊家電自動(dòng)-智能拆解技術(shù)研發(fā)起步較早，國(guó)內(nèi)通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼等政策引導(dǎo)，大力扶持技術(shù)工藝先進(jìn)、環(huán)境管理規(guī)范、資源能源利用效率高、回收體系完善的企業(yè)實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展。同時(shí)，淘汰設(shè)備落后、環(huán)保要求不達(dá)標(biāo)、管理混亂的企業(yè)。從財(cái)政部等部委聯(lián)合公布廢舊家電拆解處理獲取補(bǔ)貼的企業(yè)名單看，2016年至今未出現(xiàn)新增企業(yè)（見(jiàn)圖1），意味著我國(guó)廢舊家電拆解生產(chǎn)線(xiàn)普遍都建成于2010—2015年間［3-7］。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2020 年全國(guó)大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)》顯示，29 個(gè)省份的94 家處理企業(yè)實(shí)際開(kāi)展了廢舊家電拆解處理活動(dòng)，各處理企業(yè)在規(guī)模、拆解效率等方面分化日益明顯，面向未來(lái)科技發(fā)展，自動(dòng)智能改造需求旺盛。廢棄電器電子產(chǎn)品處理企業(yè)拆解工藝流程和處理技術(shù)正在向高效化發(fā)展，且已經(jīng)開(kāi)始技術(shù)和裝備的升級(jí)改造。本研究通過(guò)收集、查閱國(guó)內(nèi)外廢舊家電拆解成套技術(shù)及裝備信息，參考學(xué)習(xí)美國(guó)、歐洲和日本等國(guó)同行業(yè)智能化發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)廢舊家電自動(dòng)-智能化拆解技術(shù)迭代提供參考。自動(dòng)-智能化拆解是未來(lái)發(fā)展方向，將提升廢舊家電回收處理水平，既可達(dá)到節(jié)能減排和資源循環(huán)的目標(biāo)，同時(shí)還可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。廢舊電子電器產(chǎn)品拆解技術(shù)設(shè)備的改造提效，將有助于國(guó)內(nèi)環(huán)保技術(shù)水平發(fā)展，推動(dòng)廢舊電器電子產(chǎn)品拆解處理行業(yè)綠色、智能和高效發(fā)展，而且也能優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和“3060目標(biāo)”貢獻(xiàn)力量［8］。

圖1 我國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品處理新增企業(yè)公示數(shù)量

1 廢舊家電拆解技術(shù)及裝備應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 廢舊電視機(jī)

我國(guó)廢舊電視機(jī)拆解生產(chǎn)線(xiàn)基本上都由多條皮帶輸送機(jī)、拆解工作臺(tái)組成，由于廢舊電視機(jī)來(lái)料品牌多、尺寸不一，廢舊電視機(jī)物料經(jīng)皮帶輸送送至工作臺(tái)后進(jìn)行人工拆解，人工分類(lèi)成外殼、鋁架、印刷線(xiàn)路板和陰極射線(xiàn)管（CRT）等部分拆解產(chǎn)物，電視和電腦顯示器拆解處置的關(guān)鍵技術(shù)是CRT 組件的回收處理技術(shù)，其中涉及CRT 屏錐分離、熒光粉清掃收集工序。常見(jiàn)CRT 屏錐分離方法有熱變形法、物理切割法、化學(xué)溶解等濕法技術(shù)。我國(guó)普遍使用電熱絲分割法開(kāi)展屏錐玻璃分離工序，并采用干法清洗錐玻璃。激光、金剛石切割法和濕法技術(shù)因處理成本、效率問(wèn)題運(yùn)用較少。

國(guó)外廢舊電視機(jī)拆解同樣由于來(lái)料問(wèn)題，基本都由人工進(jìn)行拆解，但在后續(xù)工藝中加入了自動(dòng)化技術(shù)，例如，德國(guó)早在2002 年在威斯巴登市廢舊家電處理中心將CRT 破碎成2cm 左右的碎塊，然后利用紅外線(xiàn)識(shí)別含鉛玻璃。我國(guó)在廢舊電視機(jī)自動(dòng)拆解方面也有實(shí)踐，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出立體式作業(yè)一雙平面物流拆解線(xiàn)、多工位一體旋轉(zhuǎn)CRT 自動(dòng)切割臺(tái)等，大幅提升了切割效率。

1.2 廢舊冰箱

廢舊冰箱拆解線(xiàn)首先抽出制冷劑和潤(rùn)滑油，在預(yù)處理過(guò)程中拆除壓縮機(jī)、電機(jī)、門(mén)封條和箱內(nèi)玻璃部件。后續(xù)工藝中發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)大多采用自動(dòng)化、機(jī)械化程度較高的工序和設(shè)備，以破碎、分選技術(shù)為主的處理工藝。2003年，日本多家公司和日本家用電器協(xié)會(huì)建成的廢舊家電回收處理廠(chǎng)已運(yùn)行多年［9］。廢舊冰箱在經(jīng)過(guò)預(yù)拆卸步驟后，后面基本都采用全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，包括通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備整體破碎，再經(jīng)過(guò)風(fēng)選、磁分等工藝后等分離得到不同成分材料。

目前，我國(guó)所投產(chǎn)的冰箱拆解線(xiàn)大多于2010—2015年建成，基本吸收了國(guó)外先進(jìn)拆解處理技術(shù)及裝備設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，自動(dòng)化水平也較高。多數(shù)企業(yè)采用了先進(jìn)的處理分離技術(shù)，配備了自動(dòng)投料裝置；后拆解階段采用破碎工藝對(duì)冰箱進(jìn)行一個(gè)高效拆解過(guò)程；后道采用風(fēng)選、渦電流等風(fēng)選技術(shù)進(jìn)行破碎后產(chǎn)物分選。生產(chǎn)線(xiàn)配有脈沖除塵裝置，進(jìn)行除塵凈化。其中，我國(guó)在破碎工藝及破碎裝備設(shè)計(jì)方面，還主要依賴(lài)于國(guó)外進(jìn)口，冰箱破碎環(huán)節(jié)國(guó)內(nèi)大多采用兩段式，先由兩軸撕碎機(jī)進(jìn)行撕碎處理，再由四軸撕碎機(jī)進(jìn)行二次撕碎處理。

壓縮機(jī)是廢舊冰箱中具有高價(jià)值回收再利用的拆解產(chǎn)物，國(guó)外基本使用低溫破碎技術(shù)，然后再進(jìn)行材料回收，這樣的回收技術(shù)成本高、能源消耗高、噪聲大，國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了自動(dòng)智能開(kāi)蓋技術(shù)，設(shè)備自動(dòng)化程度高，開(kāi)蓋效率高，采用視覺(jué)相機(jī)確定焊縫位置，即為自動(dòng)控制刀具的切入點(diǎn)；采用激光測(cè)距傳感器保證切割的切深恒定，確保不影響內(nèi)部零件，從而實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化、批量化拆解過(guò)程，符合廢舊壓縮機(jī)綠色回收理念［10］。

1.3 廢舊洗衣機(jī)

我國(guó)廢舊洗衣機(jī)基本都是半自動(dòng)拆解分類(lèi)生產(chǎn)線(xiàn)，采用皮帶輸送送至工作臺(tái)后進(jìn)行人工拆解方式，多數(shù)企業(yè)拆解方式較類(lèi)似，首先拆卸電源線(xiàn)、進(jìn)出水管等部件，再打開(kāi)前后左右板門(mén)等部件后，取出各種含金屬部件，如線(xiàn)路板、電動(dòng)機(jī)等，通過(guò)切割方式拆解得到電動(dòng)機(jī)外殼中的銅線(xiàn)；廢舊線(xiàn)路板通過(guò)濕法、火法工藝回收線(xiàn)路板上的元器件，經(jīng)過(guò)壓塊減容金屬部件，再同塑料一起破碎，經(jīng)過(guò)磁選、渦電流分選后回收各類(lèi)塑料和金屬［11］。

圍繞廢舊洗衣機(jī)拆解工藝及裝備方面，我國(guó)研究院所、處理企業(yè)研發(fā)成果豐富，專(zhuān)利授權(quán)數(shù)量近幾年呈上升趨勢(shì)。在洗衣機(jī)拆解流水線(xiàn)［12］、擠壓裝置［13］、內(nèi)桶［14］、波輪［15］、切割設(shè)備［16］等方面均有專(zhuān)利報(bào)道，有助于我國(guó)廢舊家電處理及綜合利用行業(yè)內(nèi)相互借鑒，提升廢舊洗衣機(jī)自動(dòng)化拆解技術(shù)水平。

1.4 廢舊空調(diào)

我國(guó)廢舊空調(diào)拆解線(xiàn)基本采用半自動(dòng)化回收方式，結(jié)合手工拆卸工序和機(jī)械化拆解設(shè)備。前面預(yù)處理環(huán)節(jié)由人工拆卸回收壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)、制冷劑、機(jī)油和換熱器等零部件。黃嬌紅等人［17］提出了廢舊空調(diào)拆卸流程，包括優(yōu)化的回收工藝路線(xiàn)，當(dāng)遇到螺紋銹死等特殊情況的處理，可充分發(fā)揮出我國(guó)勞動(dòng)力成本的優(yōu)勢(shì)，保證了回收材料的循環(huán)再利用。后續(xù)經(jīng)過(guò)粉碎、磁選和渦電流分選等工序回收到廢舊空調(diào)中高價(jià)值部件。

在廢舊空調(diào)換熱器的拆解利用上目前國(guó)內(nèi)主要使用簡(jiǎn)單工裝進(jìn)行手工拆解。圍繞換熱器回收方面，我國(guó)研究院所提出各自的分離裝置［18-19］，但都有部分局限性，由于空調(diào)中換熱器的結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜性、多樣性，不具備普遍適用性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)批量化回收，拆解效率低。對(duì)于空調(diào)壓縮機(jī)的回收，與冰箱壓縮機(jī)類(lèi)似，開(kāi)蓋技術(shù)是關(guān)鍵，我國(guó)主要使用人工、機(jī)械化結(jié)合的半自動(dòng)化回收拆卸方式。

1.5 廢舊電腦

我國(guó)廢舊電腦基本都采用人工拆解方式，首先分離出可再利用的部件，然后取下印刷電路板和電線(xiàn)，拆下含危廢部件，付費(fèi)給有處置資質(zhì)的公司處理。打碎顯示屏后，取出屏玻璃可循環(huán)使用，含鉛錐玻璃需要進(jìn)行衛(wèi)生填埋處置。剩余部件再經(jīng)過(guò)破碎、分選工序后回收得到其中的高價(jià)值元素。

1.6 廢舊液晶顯示器

液晶顯示器（LCD）電視機(jī)的回收處理基本都采取人工與設(shè)備相結(jié)合的拆解方式。自動(dòng)化程度較低，但能確保的拆解廢料最大限度的回收利用，保證拆解組件的完整性。拆解廢舊LCD 首先要從其外邊框開(kāi)始，利用一般的工具對(duì)其撬開(kāi)分離，回收背光燈、玻璃基本等，反射板、導(dǎo)光板和擴(kuò)散片等拆解產(chǎn)物經(jīng)破碎分選后再資源化利用。上海新金橋環(huán)保有限公司設(shè)計(jì)了一種廢舊液晶顯示器自動(dòng)綜合拆解處理系統(tǒng)［20］，每個(gè)工序拆解下來(lái)的物件分類(lèi)回收，是一種當(dāng)前典型的拆解廢棄LCD的技術(shù)手段。

分析LCD 外框架的機(jī)械結(jié)構(gòu)，拆卸過(guò)程并不是一個(gè)很復(fù)雜的作業(yè)，大部分LCD 外框架是通過(guò)卡扣結(jié)構(gòu)的連接方式進(jìn)行連接，少數(shù)部分是通過(guò)螺絲連接的。上海第二工業(yè)大學(xué)研發(fā)了LCD 自動(dòng)-智能拆解流水線(xiàn)，依次包含上料工位、切割工位、開(kāi)孔工位、激光切割工位、分離工位和回收工位，以上各個(gè)工位之間采用傳送帶連接，以全自動(dòng)方式完成工作［21］。

1.7 廢舊小家電

除“四機(jī)一腦”外，我國(guó)一些廢舊家電處理企業(yè)已經(jīng)具備小家電的拆解能力［22］。手工拆卸方式是廢舊小家電當(dāng)前高效適用的回收方式，借助流水線(xiàn)對(duì)廢舊小家電進(jìn)行人工拆解該方法可保證分離回收到高價(jià)值部件，再經(jīng)過(guò)后續(xù)的分離富集處置后，進(jìn)一步提高分離效率。在2021 年6 月生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《吸油煙機(jī)等九類(lèi)廢棄電器電子產(chǎn)品處理環(huán)境管理與污染防治指南》，其中包括移動(dòng)通信手持機(jī)、電話(huà)等小九類(lèi)廢棄電器電子產(chǎn)品，明確了小家電拆解處理環(huán)節(jié)環(huán)保、安全等要求。

為實(shí)現(xiàn)廢舊小家電高效環(huán)保拆解處理，產(chǎn)學(xué)研開(kāi)發(fā)出小家電自動(dòng)拆解技術(shù)與裝備，青島科技大學(xué)尹鳳福等人研發(fā)出手機(jī)螺釘高效、準(zhǔn)確的自動(dòng)化拆解裝備，自動(dòng)化拆卸廢舊手機(jī)上螺釘裝備，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)、機(jī)械工裝等自動(dòng)化設(shè)備替代傳統(tǒng)的手工旋擰螺釘工序［23］。

2 國(guó)內(nèi)外廢舊家電自動(dòng)-智能拆解研究現(xiàn)狀

2.1 日本

日本松下廢舊家電拆解企業(yè)根據(jù)視頻信號(hào)區(qū)分螺釘形狀，自動(dòng)進(jìn)行識(shí)別并準(zhǔn)確定位，引導(dǎo)機(jī)器人使用自動(dòng)擰緊槍等工具拆卸螺釘。日本NEC 公司研發(fā)出了自動(dòng)化拆卸廢電路板元器件裝備，通過(guò)紅外線(xiàn)加熱等方式脫落表面元件，保證沖擊力作用不損部件，再通過(guò)加熱處理、表面剝蝕等技術(shù)實(shí)現(xiàn)電路板上96%以上的焊料脫離。

2.2 美國(guó)

美國(guó)布里奇波特大學(xué)ElSayed 等人［24］研發(fā)用于選擇性拆卸廢舊電腦（PC）系統(tǒng)，由一個(gè)關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人和攝像系統(tǒng)組成，利用視覺(jué)系統(tǒng)和遺傳算法在線(xiàn)規(guī)劃拆卸序列來(lái)應(yīng)對(duì)廢舊電腦構(gòu)件組成中的不確定性。視覺(jué)系統(tǒng)由二維攝像機(jī)和激光測(cè)距傳感器組成。相機(jī)圖像用于識(shí)別和定位零部件，將輸入圖像的區(qū)域與物料清單（BOM）中提供的零部件預(yù)定義信息進(jìn)行匹配。物料清單中電氣/電子產(chǎn)品可能在使用過(guò)程中因使用者修改而發(fā)生更改。廢舊電腦隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和連接器（如螺釘）的位置和連接方式可能會(huì)根據(jù)升級(jí)、維修或個(gè)人喜好而改變，這就造成了廢舊電腦在拆卸時(shí)的不確定性。

2.3 德國(guó)

德國(guó)AU+T 公司是歐洲較早從事廢舊家電回收處置的企業(yè)［25］，已經(jīng)建成了技術(shù)成熟、適用性強(qiáng)的回收工藝和裝備，囊括了廢舊空調(diào)、冰箱等廢舊家電資源化回收處理流程。德國(guó)的柏林科技大學(xué)Kernbaum 等人［26］搭建了一套廢舊電視機(jī)顯示器混合拆卸系統(tǒng)，由輸送線(xiàn)、自動(dòng)拆卸平臺(tái)和人工干預(yù)平臺(tái)組成（見(jiàn)圖2），四軸選擇性柔性關(guān)節(jié)/裝配機(jī)械臂（Scara）用于執(zhí)行擰松螺釘和搬運(yùn)操作，一個(gè)吸力夾持器用于拾取顯示器并將其定位在氣動(dòng)夾緊裝置上。拆下外部螺釘、顯示器后殼和內(nèi)部部件。金屬蓋、印刷線(xiàn)路板和電纜連接器分別用雙指夾取器取下并斷開(kāi)。如果其中某個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)程失敗，顯示器將被轉(zhuǎn)移到手動(dòng)工作區(qū)［27］。德國(guó)FAPS 是較早研究廢舊線(xiàn)路板自動(dòng)智能拆卸流程與裝備的科研企業(yè)，以逆向裝配方式構(gòu)建廢舊電路板自動(dòng)拆卸工序，先將首先通過(guò)加熱液體實(shí)現(xiàn)廢舊線(xiàn)路板的焊料融化脫離，然后依部件形狀特征采用SCAPA機(jī)械裝置自動(dòng)分揀可回用構(gòu)件。

圖2 廢舊電視機(jī)混合拆卸系統(tǒng)

2.4 西班牙

西班牙奧利坎特大學(xué)Torres等人開(kāi)發(fā)了一套廢舊電腦拆卸系統(tǒng)，如圖3所示，該拆卸系統(tǒng)由兩個(gè)工業(yè)機(jī)器人、視覺(jué)識(shí)別、力矩傳感器和互換拆卸工裝組成，用于拆卸廢舊電腦中光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器［26］。

圖3 多傳感器協(xié)作機(jī)器人演示拆卸廢舊電腦中光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器

3 廢舊家電自動(dòng)-智能拆卸關(guān)鍵技術(shù)

拆卸是通過(guò)路徑規(guī)劃與裝備完成拆卸過(guò)程，解除廢舊家電中各部件間約束狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)子裝配體分離并回收再利用零部件。在制訂拆卸規(guī)劃路徑前需要了解清楚待拆零件位置、與其他部件間的連接關(guān)系、拆卸優(yōu)先級(jí)、適用的拆卸裝備、拆卸成本及拆卸方向上的自由程度等信息。按照拆卸程度、工藝、自動(dòng)化程度及目的等拆卸依據(jù)，可將拆卸方案分類(lèi)為不同標(biāo)準(zhǔn)［28］，詳見(jiàn)表1。

表1 拆卸方法分類(lèi)

拆卸技術(shù)主要有活性拆卸、自動(dòng)拆卸及其他拆卸技術(shù)與工具。活性拆卸受限于安全性問(wèn)題，未來(lái)運(yùn)用前景不明。自動(dòng)拆卸與機(jī)器人技術(shù)結(jié)合在正向裝配生產(chǎn)線(xiàn)中應(yīng)用廣泛，但因涉及在逆向拆卸中存在諸多不確定性，因此自動(dòng)智能化拆卸水平依舊較低，當(dāng)前自動(dòng)化拆卸技術(shù)有基于傳感技術(shù)、拆卸族開(kāi)發(fā)自動(dòng)化和半自動(dòng)拆卸技術(shù)［29-30］，其余拆卸技術(shù)與裝備包括基于圖像識(shí)別系統(tǒng)、超聲波傳感器識(shí)別切割位置、嵌入式的柔性螺釘自動(dòng)拆卸裝備、大螺栓拆卸器等［31］，前兩種已經(jīng)研發(fā)出有適用于廢舊空調(diào)和洗衣機(jī)自動(dòng)化拆卸的智能裝備，其中所需的關(guān)鍵核心技術(shù)有識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和智能控制技術(shù)。

3.1 識(shí)別技術(shù)

圖像采集與處理系統(tǒng)是自動(dòng)化智能化拆卸裝備的核心部分，影響到被采集對(duì)象的圖像質(zhì)量，決定了智能拆解動(dòng)作的精準(zhǔn)度。現(xiàn)今識(shí)別技術(shù)基本采用工業(yè)相機(jī)、工控機(jī)及照明光源等設(shè)備構(gòu)成視覺(jué)成像的基本硬件環(huán)境［32］。相機(jī)是視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)中不可或缺的，其選型主要由信號(hào)分類(lèi)、分辨率、幀數(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫蛩鼐C合判定［33］。作為廢舊家電的連接零部件，螺釘?shù)亩ㄎ慌c識(shí)別技術(shù)是自動(dòng)化拆卸的重要一環(huán)，李響和陳天星等人［34］使用粗定位與精定位相結(jié)合的定位模式，提高了螺釘定位的穩(wěn)定性，同時(shí)研發(fā)出基于幾何形狀特征，對(duì)待識(shí)別的和標(biāo)準(zhǔn)模板的螺釘特征進(jìn)行采集和提取，通過(guò)圖像匹配完成了螺釘?shù)闹悄茏R(shí)別及分類(lèi)。

國(guó)外自動(dòng)智能拆解技術(shù)與識(shí)別基本都以光學(xué)識(shí)別、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)為主，首先采用識(shí)別設(shè)備采集廢舊家電元器件位置數(shù)據(jù)，計(jì)算定位后反饋至決策系統(tǒng)，再使用加熱、機(jī)械化切割分離等裝備后續(xù)無(wú)損或破壞性拆解，最后在組裝一體化設(shè)備時(shí)也需要綜合考慮技術(shù)精度性、普遍適用性和成本等因素。

3.2 傳感技術(shù)

傳感技術(shù)是廢舊家電拆卸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對(duì)不同的對(duì)象，選擇合適的傳感器，才能達(dá)到安全可靠、運(yùn)行穩(wěn)定等效果。為此，必須對(duì)測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象、使用條件等諸多方面有較全面的了解。以拆卸路徑最短、高價(jià)值零部件拆卸損壞最小為目標(biāo)，設(shè)計(jì)自動(dòng)拆卸系統(tǒng)，加入傳感器可實(shí)時(shí)反饋待拆產(chǎn)品所處狀態(tài)，比對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息，根據(jù)結(jié)果，確定各工序拆卸工作及拆除零件，由此制定規(guī)劃出最佳拆卸路徑，其中傳感器是必不可少的環(huán)節(jié)［29］。

3.3 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)

工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展至今，由機(jī)器代替人類(lèi)勞動(dòng)是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。拆解廢舊家電是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的逆向工程，國(guó)內(nèi)外已對(duì)機(jī)器人輔助拆解工藝提出新的想法并有實(shí)際的應(yīng)用，但仍需繼續(xù)優(yōu)化拆解工藝，設(shè)計(jì)出高效、可靠、成本低廉的自動(dòng)化拆解設(shè)備。從機(jī)器配合人工到實(shí)現(xiàn)全機(jī)械自動(dòng)化的方向前進(jìn)。

由于廢舊家電回收處理行業(yè)所收品牌、型號(hào)不同，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用沒(méi)有統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行規(guī)劃路徑，替代人工精細(xì)化、復(fù)雜程度高的拆卸過(guò)程比較困難。當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)比較適用于自動(dòng)上下料環(huán)節(jié)，取代人工操作，如日本松下廢舊家電拆解企業(yè)在拆解電視機(jī)的上料環(huán)節(jié)使用搬運(yùn)機(jī)器人，一邊發(fā)出警報(bào)一邊將載廢舊電視車(chē)自動(dòng)搬運(yùn)過(guò)來(lái)上線(xiàn)，這可以很好地控制生產(chǎn)節(jié)拍，避免人為因素對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍產(chǎn)生的影響，并且在減少人工成本、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、保障作業(yè)安全等方面起到了顯著作用。

3.4 智能控制技術(shù)

智能控制技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流行業(yè)、建筑行業(yè)和化工行業(yè)等領(lǐng)域中能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、改善魯棒性，使其成為自動(dòng)智能控制研究中的一個(gè)重要部分。先進(jìn)的智能控制技術(shù)具有感受環(huán)境、自適應(yīng)或自學(xué)習(xí)能力，進(jìn)而作出決策控制的能力。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，控制大腦都采用PLC（可編輯邏輯控制器），PLC 工作時(shí)通過(guò)查詢(xún)輸入端并根據(jù)其狀態(tài)打開(kāi)或關(guān)閉輸出，用戶(hù)通常用軟件或編程器輸入程序從而獲得期望的結(jié)果。

廢舊家電拆卸過(guò)程作為家電生產(chǎn)裝配的逆向操作，來(lái)料型號(hào)、大小不一，無(wú)法按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)設(shè)的路徑規(guī)劃來(lái)完成拆卸任務(wù)，但統(tǒng)一型號(hào)的廢舊小家電拆卸控制控制時(shí)可行性較高。方國(guó)平和季仲致［35］開(kāi)發(fā)了基于PLC、機(jī)器人技術(shù)相融合的動(dòng)力鋰電池自動(dòng)拆解裝備。該套裝備以西門(mén)子S7-1200系列PLC為主要控制模塊，使用了PROFIBUS 總線(xiàn)、MODBUS 總線(xiàn)、PROFINET 總線(xiàn)等信號(hào)控制方法實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與控制器之間的數(shù)據(jù)輸入輸出。PLC 通過(guò)PROFIBUS 總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的當(dāng)前狀態(tài)讀取、并下達(dá)運(yùn)動(dòng)指定的命令信號(hào)；通過(guò)MOSBUS總線(xiàn)交互了料倉(cāng)、環(huán)切和切斷3個(gè)模塊中電機(jī)的數(shù)據(jù)；以PROFINET總線(xiàn)協(xié)議為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)HMI觸摸屏和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)讀取和控制的目的。另外，由于存在不確定性、非線(xiàn)性性、復(fù)雜性的特點(diǎn)及受參數(shù)變化、外部負(fù)載擾動(dòng)等因素影響，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和遺傳算法控制多被應(yīng)用于智能控制技術(shù)，以達(dá)到高控制精度的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技進(jìn)步與發(fā)展，家電行業(yè)產(chǎn)品在不斷加速迭代的過(guò)程中，報(bào)廢數(shù)量勢(shì)必大規(guī)模增長(zhǎng)，過(guò)往傳統(tǒng)的人工拆解與半機(jī)械化拆解方式已無(wú)法滿(mǎn)足大規(guī)模工業(yè)化發(fā)展的要求。因此，結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)成熟的圖像識(shí)別、破碎、光電分選等技術(shù)，研發(fā)出適用于國(guó)內(nèi)廢舊家電拆解新工藝及裝備已成為末端處置行業(yè)的必然要求。本研究在系統(tǒng)梳理國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究后發(fā)現(xiàn)歐美等發(fā)現(xiàn)已經(jīng)將機(jī)器人技術(shù)運(yùn)用到廢舊家電自動(dòng)智能化拆卸過(guò)程中，并有實(shí)際運(yùn)用案例，“自動(dòng)化、智能化、綠色化”升級(jí)改造方向?qū)⑹俏磥?lái)發(fā)展趨勢(shì)。而如何通過(guò)改造升級(jí)和設(shè)備更新，在現(xiàn)有拆解產(chǎn)線(xiàn)基礎(chǔ)上提高廢舊家電處理的機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化水平，成為我國(guó)廢舊家電處理企業(yè)面臨的首要問(wèn)題。同時(shí)，剛開(kāi)始投入自動(dòng)智能化拆解設(shè)備的成本必然大，容易造成回收企業(yè)的虧損，自動(dòng)智能設(shè)備投入需要經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，并需要從國(guó)家相關(guān)部委層面制定鼓勵(lì)性政策，以推動(dòng)企業(yè)形成符合我國(guó)國(guó)情的先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、高效的環(huán)保型廢棄家電拆解處理技術(shù)與裝備。