這是生產(chǎn)車間中常見的情景，有時會讓人聯(lián)想到馬戲團中馴養(yǎng)猛獸的場景：關(guān)在鐵籠子里的焊接機器人。實際上機器人在保護區(qū)外也能承擔(dān)更多的任務(wù)。比如托舉運物穿越車間，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。為了讓人與機器互相接近而不會產(chǎn)生危險，還需解決機器人在移動及安全性能方面的一些難題。“對于機器人來說，要求它們必須能夠很好地理解人類的行為?！蔽挥趭W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：“我們設(shè)計了一套計算程序，采用一臺攝像機作為掃描設(shè)備。”Pichler說。但這臺設(shè)備并不是進行拍照，而是實時對識別出來的物體進行建模。要想實現(xiàn)這一點，就必須將拍攝的圖像和攝像機的移動路徑組合起來。Profactor的研發(fā)工程師與寶馬斯太爾工廠正在合作開展一個項目，在發(fā)動機裝配工序中運用移動圖形處理技術(shù)，一臺輔助機器人協(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)就會識別出這個軸瓦可以放在哪種連桿大端軸承上。攝像機會實時發(fā)現(xiàn)工人伸手拿取的動作，同時彩色光束投影儀會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)完成了初步測試，結(jié)果令人鼓舞，不過“這個項目還不夠成熟?！盤ichler說道。
首要任務(wù)是安全
對于協(xié)助工人工作的輔助機器人而言，安全與否十分重要。丹麥工業(yè)機器人制造商Universal Robots（ 優(yōu)傲機器人）公司設(shè)計了兩根機器人輕量化機械臂，它們可以在合作模式下始終以一定的力度進行操作。如果機械臂遇到阻力，控制系統(tǒng)會立刻停止移動。據(jù)廠家自己介紹， 在其全球售出的2000臺Universal機器人中，大約80% 可以在沒有防護圍欄的情況下設(shè)置在操作人員身邊進行工作。“ 我們從未遇到因為我們的機器人而發(fā)生事故或其他安全故障的情況?！盪niversal Robots公司CEO Enrico Krog Iversen信心滿滿地說道。根據(jù)廠家的數(shù)據(jù)，機器人的兩根機械臂都能滿足歐洲EN ISO 10218-1:2011標(biāo)準(zhǔn)的安全要求。對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)輔助用的輕量化機器人。不過，自動化程度的提高又會導(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)和體力勞動中解放出來?！拜p量化機器人操作起來安全、靈活、簡便，而且成本較低，大多數(shù)生產(chǎn)型企業(yè)都可以對自己的生產(chǎn)線進行升級改造，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)中實現(xiàn)人機合作， 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機器人可以無需防護罩，在協(xié)作運行模式下將電熱塞放入難以達到的汽缸蓋中。項目負責(zé)人介紹，該項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Spartanburg工廠也在2013年底安裝了四臺UR機器人，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)，這份費力的工作現(xiàn)在完全由機器人接管過來。
新技術(shù)的到來
車輛后軸驅(qū)動系統(tǒng)的裝配特點是對精準(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，機器人能否可靠地協(xié)同工作，專家們對此意見不一。梅賽德斯希望詳細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輕量化機器人，其機械臂是由德國航空航天中心（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器人與自動化專業(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)計機械及驅(qū)動技術(shù)裝置時，他們考慮到要確保機器人能夠靈活、敏銳地對裝配任務(wù)做出反應(yīng)，并相應(yīng)調(diào)整自己的動作。
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