人機(jī)合作機(jī)器人助力工廠更靈活

優(yōu)傲機(jī)器人生產(chǎn)的機(jī)器人可以更加靈活地進(jìn)行自動(dòng)操作，還能每天進(jìn)行變更。Task Force Tips公司在帶輪的工作臺(tái)上安裝了一個(gè)UR5機(jī)器人，讓機(jī)器人在車間的不同任務(wù)之間移動(dòng)

上世紀(jì)90年代，消防設(shè)備制造商Task Force Tips開始在自己的機(jī)床上集成機(jī)器人。然而，這些機(jī)器人僅用在一臺(tái)機(jī)床上工作，不能重新部署來完成其他任務(wù)。由于工廠需要更靈活的機(jī)器人，公司安裝了四個(gè)來自美國(guó)優(yōu)傲機(jī)器人公司的人機(jī)合作機(jī)器人。這些機(jī)器人不僅在34天內(nèi)就賺回了自身的花費(fèi)，而且還提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

CEO Stewart McMillan先生仍然記得，當(dāng)這家位于印第安納瓦爾帕萊索的家族企業(yè)在40年前購買第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床時(shí)，他的父親看著他問“你確定要買嗎?”那是一次大的跨越，但為人們提供適合開展工作的工具對(duì)提高生產(chǎn)率至關(guān)重要。

McMillan先生意識(shí)到：工廠機(jī)器人的能力有限，因?yàn)橹荒苡迷谝慌_(tái)機(jī)床上。“這導(dǎo)致機(jī)器人很快就會(huì)損壞，然后你花費(fèi)100?000美元購買的機(jī)器人就毫無用處了。”McMillan先生解釋道。

聽說人機(jī)合作機(jī)器人使用方式更靈活時(shí)，公司決定在工廠內(nèi)引進(jìn)一個(gè)優(yōu)傲機(jī)器人公司的樣品，開始對(duì)這項(xiàng)技術(shù)展開研究。生產(chǎn)總監(jiān)Cory Mack說，他的同事嘗試過對(duì)機(jī)器人編程，讓它在抵達(dá)工廠后幾分鐘內(nèi)就開始工作。

“優(yōu)傲機(jī)器人非常簡(jiǎn)單而且使用方便，我們的程序員感覺不需要任何指導(dǎo)就可以自己完成編程。它就像PlayStation上的一個(gè)視頻游戲，你可以拿起控制器直接進(jìn)行操作，而不需要閱讀游戲規(guī)則。”他說。

Task Force Tips的移動(dòng)UR5機(jī)器人正在進(jìn)行去毛刺應(yīng)用試驗(yàn)

因此，Task Force Tips安裝了一個(gè)UR10和兩個(gè)UR5機(jī)器人來看管數(shù)控機(jī)床。另一臺(tái)UR5安裝在帶輪的工作臺(tái)上，在任務(wù)之間移動(dòng)。UR機(jī)器人可以與員工正常協(xié)作，因?yàn)槠浔旧砭哂邪踩匦?，在路徑上碰到障礙物后會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，McMillan先生將這種情景稱為“基本的范式轉(zhuǎn)換。”以前，使用機(jī)器人的一個(gè)主要缺陷就是需要在機(jī)床周圍增設(shè)安全圍欄，他說。使用UR機(jī)器人時(shí)，所有保護(hù)措施都不需要了，員工可以和機(jī)器人一起繞工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至到達(dá)機(jī)床，還可以指導(dǎo)機(jī)器人在幾分鐘內(nèi)完成零件裝載。

這種特性對(duì)采用單元化生產(chǎn)的Task Force Tips非常有益，操作人員可以晝夜不停地同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)機(jī)床。自從購買了這些機(jī)器人后，需要的操作人員數(shù)量從七個(gè)減少到三個(gè)，因?yàn)槊總€(gè)操作人員輪次操作機(jī)器人只需花費(fèi)一個(gè)小時(shí)，其中包括放置零件和操作機(jī)器人，Mack先生說。 這意味著機(jī)器人每天有21?h不需要人員的輔助。只用了34天，機(jī)器人就賺回了自身的花費(fèi)。另一項(xiàng)益處是，機(jī)器人幫助每個(gè)班次的機(jī)床操作人員節(jié)省7?h，他們這些時(shí)間里可以做其他生產(chǎn)工作。采用自動(dòng)化方案后只是優(yōu)化了生產(chǎn)，并沒有導(dǎo)致員工失業(yè)。

應(yīng)用方面，兩個(gè)UR5機(jī)器人一起工作，提高了兩機(jī)床生產(chǎn)單元的軟管接頭產(chǎn)量。坯料到達(dá)供料皮帶時(shí)，第一個(gè)機(jī)器人使用視覺導(dǎo)向裝置識(shí)別和抓取坯料，然后插入到第一個(gè)銑床內(nèi)。之后，機(jī)器人取出半成品零件，交給另一個(gè)UR5機(jī)器人。第二個(gè)機(jī)器人將零件插入到第二臺(tái)數(shù)控機(jī)床，取出成品零件，然后放到出料皮帶上。再后來，操作人員將零件放到陽極氧化處理的支架上，加工循環(huán)結(jié)束。

自動(dòng)化專家Adam Hessling說，它可以打開優(yōu)傲機(jī)器人公司的控制系統(tǒng)，教機(jī)器人一些基本的轉(zhuǎn)向點(diǎn)，在幾分鐘內(nèi)就可以創(chuàng)建一個(gè)很基礎(chǔ)的程序

流程讓人印象深刻，但也讓人誤認(rèn)為很簡(jiǎn)單，自動(dòng)化專家Adam Hessling說，他僅擁有數(shù)控編程背景，但沒有專門的機(jī)器人編程經(jīng)驗(yàn)，仍然可以借助優(yōu)傲機(jī)器人公司的支持網(wǎng)站組裝好生產(chǎn)軟管接頭的兩機(jī)器人加工單元。不需要任何其它幫助。“如果理解了基本邏輯，你就可以使用優(yōu)傲機(jī)器人公司的產(chǎn)品做許多工作。”他說。

機(jī)器人手動(dòng)切換和視覺導(dǎo)向裝置使用寄存在UR機(jī)器人控制器中的Modbus通信協(xié)議。Hessling說，Modbus讓兩個(gè)機(jī)器人間的通信變得非常容易。他通過每個(gè)機(jī)器人自帶的觸屏設(shè)置自己希望機(jī)器人在移動(dòng)過程中經(jīng)過的轉(zhuǎn)向點(diǎn)，然后兩個(gè)機(jī)器人向另一方反復(fù)確認(rèn)他們將要到達(dá)的位置。

兩個(gè)UR5機(jī)器人之間的手動(dòng)切換讓人印象深刻，但也會(huì)讓人誤認(rèn)為很容易

Hessling先生說，他可以選擇不連續(xù)的輸入和輸出，就像正常的可編程邏輯控制器一樣，或者使用寄存值，即他用在視覺導(dǎo)向攝像頭坐標(biāo)的值。他說，因?yàn)镸odbus能寄存它輸出的值，所以他將坐標(biāo)值發(fā)送給優(yōu)傲機(jī)器人控制器中的Modbus寄存區(qū)。這些數(shù)據(jù)生成了零件的轉(zhuǎn)向點(diǎn)，指導(dǎo)機(jī)器人向轉(zhuǎn)向點(diǎn)移動(dòng)。不涉及寫入腳本。Hessling先生說，事實(shí)上這是一種非常干凈的安裝。“我們的所有通信工作都是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成的，實(shí)際沒有使用任何硬線連接。”

生產(chǎn)過程中，當(dāng)UR5將未加工的零件放到機(jī)床上時(shí)，機(jī)器人通過作用力檢測(cè)確定部件形狀是否正常，有沒有毛刺或卡盤爪內(nèi)是否有碎屑。例如，機(jī)器人向設(shè)定好的轉(zhuǎn)向點(diǎn)移動(dòng)，準(zhǔn)備放置部件時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)障礙物導(dǎo)致臂端的力超過了50?N，機(jī)器人會(huì)使用鼓風(fēng)裝置吹走碎屑。如果多次嘗試后仍未能清理掉碎屑，機(jī)器人會(huì)告訴機(jī)床進(jìn)行一次卡盤清洗工作，即使用機(jī)床的高壓冷卻液系統(tǒng)將碎屑從卡盤爪中移走。如果進(jìn)行冷卻液清洗后，零件仍然無法裝載，則機(jī)器人觸屏上出現(xiàn)一個(gè)彈窗，提示操作人員清除卡盤爪中的碎屑，然后按“繼續(xù)。”如果問題仍然存在，則彈窗會(huì)終止整個(gè)程序。然后，操作人員可以診斷問題、修復(fù)系統(tǒng)然后重新開始生產(chǎn)。

Hessling認(rèn)為，機(jī)器人1?h可以修復(fù)三四次“裝載故障”問題，從而縮短停工時(shí)間。他說，操作人員每個(gè)班次只需干預(yù)一次，有時(shí)甚至根本不需要干預(yù)，機(jī)器人不會(huì)出故障，這些碎屑只是機(jī)械加工鋁產(chǎn)生的。

人員不用再照管機(jī)床，這對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。Mack先生說，當(dāng)員工不再為保持機(jī)床運(yùn)行而擔(dān)心時(shí)，他們就有更多時(shí)間來檢查加工好的產(chǎn)品。“使用了機(jī)器人之后，零件質(zhì)量整體上提升了一個(gè)臺(tái)階，同時(shí)我們的員工也提出了一些能提高產(chǎn)量的新想法和更好的辦法。”他說。

McMillan先生認(rèn)為：“當(dāng)你采用一種能夠減少日常工作勞動(dòng)量的方法給予人們自由時(shí)，他們能找到更多方法。有很多次，我走進(jìn)工廠時(shí)看到其他地方也在使用機(jī)器人，這讓我非常吃驚。我發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人并非只能用在我們現(xiàn)在正在使用的地方。”

下一種UR機(jī)器人應(yīng)用可能會(huì)出現(xiàn)在數(shù)控加工單元的去毛刺機(jī)加工站，目前零件采用的是手工去毛刺。公司正在尋找可以用于包裝和運(yùn)輸零件以及公司自己生產(chǎn)的激光設(shè)備的機(jī)器人。