Kuka輕型協(xié)作機(jī)器人

坐落在Augsburg的Kuka公司的一個應(yīng)用技術(shù)團(tuán)隊的專家們用了整整一年的時間與寶馬汽車公司(BMW)的同事們一起，苦苦思索縝密研究，為寶馬汽車公司(BMW)設(shè)計出了一個人-機(jī)器人-合作(MRK)生產(chǎn)作業(yè)技術(shù)解決方案。開始時， 該人-機(jī)器人-合作生產(chǎn)作業(yè)技術(shù)解決方案的可行性研究是在Kuka公司的所在地Augsburg進(jìn)行的， 之后，在寶馬汽車公司(BMW)位于Dingolfing的一個生產(chǎn)廠里進(jìn)行運(yùn)行試驗。自2016年6月起該人-機(jī)器人-合作(MRK)生產(chǎn)作業(yè)技術(shù)解決方案的設(shè)備正式在生產(chǎn)作業(yè)中投入使用。之前，寶馬汽車公司(BMW)這家生產(chǎn)廠的作業(yè)人員在安裝汽車前橋傳動裝置時必須要與由夾具夾緊的平衡殼體達(dá)到精準(zhǔn)到以毫米計算的匹配度，而且汽車前橋傳動裝置最重達(dá)5.5?kg。這樣的安裝作業(yè)實屬不易。而現(xiàn)在，該汽車生產(chǎn)廠采用人-機(jī)器人-合作(MRK)單元來進(jìn)行此項安裝作業(yè)，原本嚴(yán)苛的安裝作業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了人性化。

在占位盡可能小的情況下進(jìn)行汽車前橋傳動裝置殼體的安裝

在設(shè)計該人-機(jī)器人-合作(MRK)生產(chǎn)作業(yè)技術(shù)解決方案的設(shè)備時，研究人員遇到了特殊的挑戰(zhàn)：可供人-機(jī)器人-合作(MRK)單元利用的位置很小，它必須在空間上嵌入為全輪驅(qū)動汽車安裝不同結(jié)構(gòu)系列的前橋傳動裝置的生產(chǎn)線。與傳統(tǒng)的全自動化技術(shù)解決方案不同，位于Augsburg的Kuka公司的專家們要專門根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)線位置、受限的特定狀況進(jìn)行全新設(shè)計，組建一個適合該生產(chǎn)線現(xiàn)有位置布局條件的全自動化技術(shù)解決方案的作業(yè)單元。在決定該人-機(jī)器人-合作(MRK)作業(yè)單元是前置還是后置方面，還必須考慮到其他的Kuka機(jī)器人進(jìn)行全自動化作業(yè)的問題，也就是說，該作業(yè)單元只能占有工作人員手工作業(yè)的空間。 這樣，該作業(yè)單元便不能選擇使用Kuka公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品如Kuka Flexfellow機(jī)器人， Kuka公司必須為此項應(yīng)用另行研發(fā)一個其他的機(jī)器人變形產(chǎn)品。

采用人-機(jī)器人-合作(MRK)自動化技術(shù)解決方案的工作崗位質(zhì)量更高

為此，Kuka公司研發(fā)出了一個解決方案：一個桿形的纖細(xì)的鋼結(jié)構(gòu)裝置，一臺反應(yīng)靈敏的輕型機(jī)器人LBR iiwa便固定在該桿形鋼結(jié)構(gòu)上，輕型機(jī)器人LBR iiwa能夠懸掛著進(jìn)行作業(yè)。原因是該輕型機(jī)器人LBR iiwa的7根軸的每根軸里均裝有關(guān)節(jié)力矩傳感裝置。機(jī)器人LBR iiwa是絕對的輕型結(jié)構(gòu)，再加上其所具備的這些特點，因此能夠進(jìn)行懸掛式作業(yè)。此外，作為機(jī)器人LBR iiwa的終端執(zhí)行部件夾具裝有去棱銼圓的無棱角覆蓋物，適合人-機(jī)器人-合作(MRK)作業(yè)單元的作業(yè)要求，能夠保護(hù)人-機(jī)器人-合作(MRK)作業(yè)單元和作業(yè)人員在任何時候都不受到傷害。此外，該人-機(jī)器人-合作(MRK)作業(yè)單元的控制箱結(jié)構(gòu)緊湊，可在已有的生產(chǎn)線中找到位置，并能夠?qū)θ?機(jī)器人-合作(MRK)作業(yè)單元控制器的界面進(jìn)行控制。

圖1 在該人-機(jī)器人-合作（MRK）作業(yè)單元工作的作業(yè)人員與機(jī)器人在狹窄的空間內(nèi)攜手作業(yè)，不需要安全圍欄

在此，人和機(jī)器人合作共同為汽車前橋傳動裝置裝配殼體，該作業(yè)可在半分鐘之內(nèi)完成。作業(yè)時，裝配部件在裝有摩擦滑輪的輸送裝置的上方自動輸送到該人-機(jī)器人-合作(MRK)作業(yè)單元，有一名作業(yè)人員為安裝作業(yè)做準(zhǔn)備。這位作業(yè)人員將所有的小和輕的零件放進(jìn)鋁壓鑄材質(zhì)的傳動裝置殼體內(nèi)以及傳動裝置殼的蓋內(nèi)。接著，他按動按鈕，啟動機(jī)器人，機(jī)器人便能夠謹(jǐn)慎地將汽車前橋傳動裝置與殼體匹配。這主要是由于機(jī)器人具備感知靈敏性，由于齒面敏感，齒輪可如同梳理頭發(fā)那樣實現(xiàn)嚙合，這樣便不會導(dǎo)致因撞擊而使齒輪受損。之后，由一名作業(yè)人員來固定前橋傳動裝置的蓋。

由此，在寶馬汽車公司(BMW)位于Dingolfing的這個生產(chǎn)廠里首次出現(xiàn)了完全沒有安全圍欄的人機(jī)協(xié)作作業(yè)點，而且在該作業(yè)范圍內(nèi)，始終能夠與進(jìn)一步增加的安全技術(shù)實現(xiàn)合作。Kuka公司認(rèn)為，在未來的汽車制造業(yè)，人們一定能夠看到該技術(shù)解決方案的更多應(yīng)用。

該項技術(shù)研發(fā)使得寶馬汽車公司(BMW)的這家生產(chǎn)廠的汽車前橋傳動裝置殼體安裝作業(yè)的原班作業(yè)人員能夠滿足現(xiàn)在安裝任務(wù)的需要。在延長人的工作年限方面有一個觀點是，將不利于人性化的工作步驟轉(zhuǎn)移給機(jī)械輔助設(shè)備。這樣做的好處是：工人從事工作的年限能夠更長。通過實現(xiàn)人-機(jī)器人-合作(MRK)作業(yè)的技術(shù)解決方案，這部分作業(yè)點的工作質(zhì)量得到了進(jìn)一步地提升。而且，未來的工業(yè)制造也要求，手工作業(yè)和自動化作業(yè)的聯(lián)合必須具備良好的可接近性。

圖2 人和機(jī)器人合作，共同將所有零件放進(jìn)傳動裝置殼體內(nèi)，部件通過輸送裝置的上方自動抵達(dá)該人-機(jī)器人-合作（MRK）作業(yè)單元并由一名作業(yè)人員進(jìn)行準(zhǔn)備工作