人機合作機器人助力工廠更靈活

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

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

CEO Stewart McMillan先生仍然記得，當這家位于印第安納瓦爾帕萊索的家族企業(yè)在40年前購買第一臺數(shù)控機床時，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提高生產(chǎn)率至關重要。

McMillan先生意識到：工廠機器人的能力有限，因為只能用在一臺機床上。“這導致機器人很快就會損壞，然后你花費100?000美元購買的機器人就毫無用處了。”McMillan先生解釋道。

聽說人機合作機器人使用方式更靈活時，公司決定在工廠內(nèi)引進一個優(yōu)傲機器人公司的樣品，開始對這項技術展開研究。生產(chǎn)總監(jiān)Cory Mack說，他的同事嘗試過對機器人編程，讓它在抵達工廠后幾分鐘內(nèi)就開始工作。

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

Task Force Tips的移動UR5機器人正在進行去毛刺應用試驗

因此，Task Force Tips安裝了一個UR10和兩個UR5機器人來看管數(shù)控機床。另一臺UR5安裝在帶輪的工作臺上，在任務之間移動。UR機器人可以與員工正常協(xié)作，因為其本身具有安全特性，在路徑上碰到障礙物后會自動停止運行，McMillan先生將這種情景稱為“基本的范式轉換。”以前，使用機器人的一個主要缺陷就是需要在機床周圍增設安全圍欄，他說。使用UR機器人時，所有保護措施都不需要了，員工可以和機器人一起繞工作臺轉動，直至到達機床，還可以指導機器人在幾分鐘內(nèi)完成零件裝載。

這種特性對采用單元化生產(chǎn)的Task Force Tips非常有益，操作人員可以晝夜不停地同時運行多臺機床。自從購買了這些機器人后，需要的操作人員數(shù)量從七個減少到三個，因為每個操作人員輪次操作機器人只需花費一個小時，其中包括放置零件和操作機器人，Mack先生說。 這意味著機器人每天有21?h不需要人員的輔助。只用了34天，機器人就賺回了自身的花費。另一項益處是，機器人幫助每個班次的機床操作人員節(jié)省7?h，他們這些時間里可以做其他生產(chǎn)工作。采用自動化方案后只是優(yōu)化了生產(chǎn)，并沒有導致員工失業(yè)。

應用方面，兩個UR5機器人一起工作，提高了兩機床生產(chǎn)單元的軟管接頭產(chǎn)量。坯料到達供料皮帶時，第一個機器人使用視覺導向裝置識別和抓取坯料，然后插入到第一個銑床內(nèi)。之后，機器人取出半成品零件，交給另一個UR5機器人。第二個機器人將零件插入到第二臺數(shù)控機床，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)結束。

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

流程讓人印象深刻，但也讓人誤認為很簡單，自動化專家Adam Hessling說，他僅擁有數(shù)控編程背景，但沒有專門的機器人編程經(jīng)驗，仍然可以借助優(yōu)傲機器人公司的支持網(wǎng)站組裝好生產(chǎn)軟管接頭的兩機器人加工單元。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)傲機器人公司的產(chǎn)品做許多工作。”他說。

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

兩個UR5機器人之間的手動切換讓人印象深刻，但也會讓人誤認為很容易

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，即他用在視覺導向攝像頭坐標的值。他說，因為Modbus能寄存它輸出的值，所以他將坐標值發(fā)送給優(yōu)傲機器人控制器中的Modbus寄存區(qū)。這些數(shù)據(jù)生成了零件的轉向點，指導機器人向轉向點移動。不涉及寫入腳本。Hessling先生說，事實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算機網(wǎng)絡完成的，實際沒有使用任何硬線連接。”

生產(chǎn)過程中，當UR5將未加工的零件放到機床上時，機器人通過作用力檢測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，機器人向設定好的轉向點移動，準備放置部件時，出現(xiàn)一個障礙物導致臂端的力超過了50?N，機器人會使用鼓風裝置吹走碎屑。如果多次嘗試后仍未能清理掉碎屑，機器人會告訴機床進行一次卡盤清洗工作，即使用機床的高壓冷卻液系統(tǒng)將碎屑從卡盤爪中移走。如果進行冷卻液清洗后，零件仍然無法裝載，則機器人觸屏上出現(xiàn)一個彈窗，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，則彈窗會終止整個程序。然后，操作人員可以診斷問題、修復系統(tǒng)然后重新開始生產(chǎn)。

Hessling認為，機器人1?h可以修復三四次“裝載故障”問題，從而縮短停工時間。他說，操作人員每個班次只需干預一次，有時甚至根本不需要干預，機器人不會出故障，這些碎屑只是機械加工鋁產(chǎn)生的。

人員不用再照管機床，這對于提高產(chǎn)品質量發(fā)揮了重要作用。Mack先生說，當員工不再為保持機床運行而擔心時，他們就有更多時間來檢查加工好的產(chǎn)品。“使用了機器人之后，零件質量整體上提升了一個臺階，同時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先生認為：“當你采用一種能夠減少日常工作勞動量的方法給予人們自由時，他們能找到更多方法。有很多次，我走進工廠時看到其他地方也在使用機器人，這讓我非常吃驚。我發(fā)現(xiàn)，機器人并非只能用在我們現(xiàn)在正在使用的地方。”

下一種UR機器人應用可能會出現(xiàn)在數(shù)控加工單元的去毛刺機加工站，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輸零件以及公司自己生產(chǎn)的激光設備的機器人。