這是生產(chǎn)車間中常見的情景，有時(shí)會(huì)讓人聯(lián)想到馬戲團(tuán)中馴養(yǎng)猛獸的場(chǎng)景：關(guān)在鐵籠子里的焊接機(jī)器人。實(shí)際上機(jī)器人在保護(hù)區(qū)外也能承擔(dān)更多的任務(wù)。比如托舉運(yùn)物穿越車間，然后準(zhǔn)確放在目標(biāo)位置上；或是協(xié)助生產(chǎn)員工置入薄膜和橡膠密封件，拼裝組件，將輪軸準(zhǔn)確固定在底盤上。為了讓人與機(jī)器互相接近而不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)，還需解決機(jī)器人在移動(dòng)及安全性能方面的一些難題。“對(duì)于機(jī)器人來說，要求它們必須能夠很好地理解人類的行為。”位于奧地利斯太爾的生產(chǎn)應(yīng)用研究企業(yè)Profactor公司技術(shù)總經(jīng)理Andreas Pichler強(qiáng)調(diào)。
那么怎樣才能讓這些“鐵皮同事”變得更加聰明呢？在Pichler看來，首先要能夠迅速感知周邊的工作環(huán)境：“我們?cè)O(shè)計(jì)了一套計(jì)算程序，采用一臺(tái)攝像機(jī)作為掃描設(shè)備。”Pichler說。但這臺(tái)設(shè)備并不是進(jìn)行拍照，而是實(shí)時(shí)對(duì)識(shí)別出來的物體進(jìn)行建模。要想實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就必須將拍攝的圖像和攝像機(jī)的移動(dòng)路徑組合起來。Profactor的研發(fā)工程師與寶馬斯太爾工廠正在合作開展一個(gè)項(xiàng)目，在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工序中運(yùn)用移動(dòng)圖形處理技術(shù)，一臺(tái)輔助機(jī)器人協(xié)助裝配線上的工人，將軸瓦安裝在連桿大端軸承上。
目前，寶馬斯太爾工廠正在全力開發(fā)符合工效學(xué)的視覺化技術(shù)。只要工人伸手到滑槽里去拿軸瓦，系統(tǒng)就會(huì)識(shí)別出這個(gè)軸瓦可以放在哪種連桿大端軸承上。攝像機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)工人伸手拿取的動(dòng)作，同時(shí)彩色光束投影儀會(huì)在瞬間迅速顯示軸瓦可以放在哪些連桿上。目前，這種視覺輔助裝配技術(shù)已經(jīng)完成了初步測(cè)試，結(jié)果令人鼓舞，不過“這個(gè)項(xiàng)目還不夠成熟。”Pichler說道。
首要任務(wù)是安全
對(duì)于協(xié)助工人工作的輔助機(jī)器人而言，安全與否十分重要。丹麥工業(yè)機(jī)器人制造商Universal Robots（ 優(yōu)傲機(jī)器人）公司設(shè)計(jì)了兩根機(jī)器人輕量化機(jī)械臂，它們可以在合作模式下始終以一定的力度進(jìn)行操作。如果機(jī)械臂遇到阻力，控制系統(tǒng)會(huì)立刻停止移動(dòng)。據(jù)廠家自己介紹， 在其全球售出的2000臺(tái)Universal機(jī)器人中，大約80% 可以在沒有防護(hù)圍欄的情況下設(shè)置在操作人員身邊進(jìn)行工作。“ 我們從未遇到因?yàn)槲覀兊臋C(jī)器人而發(fā)生事故或其他安全故障的情況。”Universal Robots公司CEO Enrico Krog Iversen信心滿滿地說道。根據(jù)廠家的數(shù)據(jù)，機(jī)器人的兩根機(jī)械臂都能滿足歐洲EN ISO 10218-1:2011標(biāo)準(zhǔn)的安全要求。對(duì)Iversen 來說， 由于產(chǎn)品日益?zhèn)€人化，再加上人口結(jié)構(gòu)的變化以及由此帶來的專業(yè)人員匱乏的問題，要求不斷研發(fā)生產(chǎn)輔助用的輕量化機(jī)器人。不過，自動(dòng)化程度的提高又會(huì)導(dǎo)致工藝流程更加復(fù)雜。要想讓生產(chǎn)員工適應(yīng)制造工藝的這種變化，就必須將他們從單一的標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)和體力勞動(dòng)中解放出來。“輕量化機(jī)器人操作起來安全、靈活、簡(jiǎn)便，而且成本較低，大多數(shù)生產(chǎn)型企業(yè)都可以對(duì)自己的生產(chǎn)線進(jìn)行升級(jí)改造，使其適應(yīng)未來發(fā)展的需要。”Universal Robots 公司CEO Iversen介紹說。
至于如何在批量生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)人機(jī)合作， 可以在大眾公司的薩爾茨吉特（Salzgitter）工廠中窺見一斑。在汽缸蓋的裝配環(huán)節(jié)，UR機(jī)器人可以無需防護(hù)罩，在協(xié)作運(yùn)行模式下將電熱塞放入難以達(dá)到的汽缸蓋中。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，該項(xiàng)目的首要目的是幫助員工擺脫不符合工效學(xué)的工作流程。此外，寶馬公司的美國(guó)Spartanburg工廠也在2013年底安裝了四臺(tái)UR機(jī)器人，直接和生產(chǎn)員工協(xié)同工作。員工們不再需要用手壓輥將隔音防潮薄膜固定在車門內(nèi)側(cè)，這份費(fèi)力的工作現(xiàn)在完全由機(jī)器人接管過來。
新技術(shù)的到來
車輛后軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的裝配特點(diǎn)是對(duì)精準(zhǔn)度、敏銳的鑒別力和力度的要求極高。在這種要求極高的環(huán)境下，機(jī)器人能否可靠地協(xié)同工作，專家們對(duì)此意見不一。梅賽德斯希望詳細(xì)地了解這方面的情況，因此五年前在埃斯林根（Esslingen）附近的麥廷根（Mettingen）裝配工廠中安裝了一臺(tái)輕量化機(jī)器人，其機(jī)械臂是由德國(guó)航空航天中心（DLR）專為太空用途而研發(fā)的。梅賽德斯的裝配專家與來自奧格斯堡的機(jī)器人與自動(dòng)化專業(yè)企業(yè)庫卡公司（Kuka）合作，將這位鐵皮同事集成設(shè)置在麥廷根工廠生產(chǎn)車間內(nèi)五條車軸裝配線中的一條上。在設(shè)計(jì)機(jī)械及驅(qū)動(dòng)技術(shù)裝置時(shí)，他們考慮到要確保機(jī)器人能夠靈活、敏銳地對(duì)裝配任務(wù)做出反應(yīng)，并相應(yīng)調(diào)整自己的動(dòng)作。
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