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更安全,更协作的机器人在制造业中兴起

正如吉姆·劳顿(Jim Lawton)所言,他公司的一台Baxter机器人的到来常常令人不安。“人们的确有某种程度的忧虑,” Rethink Robotics的首席产品和营销官Lawton承认。看着百特从木制运输箱中出来的工厂工人似乎在想:这会伤害我吗?是要拿我的工作吗?“这是人们最担心的两件事。”

这是一个合理的问题。直到最近,机器人一直倾向于与人类同事保持距离,这些机器人通常安全地藏在笼子中,在这种笼子中,错误地移动有力的机械臂不会对肉质较弱的人造成伤害。

但是,随着机器视觉,处理能力和机械手的进步降低了总体拥有成本,同时使机器人更安全,更能与人类协同工作,这种情况正在改变。正如劳顿的观察所暗示的那样,在某些情况下,机器人适应人类工作空间的速度快于某些人类无法轻易适应的速度。

实际上,说工业机器人正处于革命之中可能并不是一件容易的事。根据机器人产业协会(RIA)的数据,2014年工业机器人领域是北美有史以来最好的一年,当年共交付了27,685台工业机器人,总价值达16亿美元。这种推动力在很大程度上是由进步推动的,这些进步为机器人打开了前所未有的大门。

博世力士乐(Bosch Rexroth)自动化工程主管理查德·沃恩(Richard Vaughn)表示,他在公司任职的23年中的最近五年中,就已经看到了行业的重大变化。他说,更多行业中的小型公司现在可以利用机器人技术。

即插即用的多功能性

沃恩说,推动这一发展的一项发展是功能更强大的软件。“我们有一个名为“开放核心工程”的产品,该产品使客户可以与实验室自动化领域中常用的LabView之类的软件一起访问我们控件的核心。”

Such flexibility allows companies to plug robots right into the processes they already have running at their facilities—for example, LabView-enabled data collection applications. So a process like running blood tests at a life sciences lab can now be performed more quickly and more safely by robots than the nurses running the lab. But, contrary to some fears, “it didn’t eliminate the job of the nurse,” says Vaughn of the automation he helped install at one lab. “But it took a highly dangerous task and automated it.”

生命科学实验室并不是新近对自动化开放的唯一行业。数学计算软件开发商MathWorks的机器人产品营销和行业经理Zhang Yanliang表示:“工业机器人技术正在进入规模较小的工厂,在这种工厂中,规范更多地是针对定制产品的数量较少,而不是批量生产。”

这意味着尽管汽车行业仍在推动机器人技术的增长,但机器人在其他许多领域也正在逐渐普及。据RIA称,2014年汽车行业的机器人订单比上年增长了45%,而塑料和橡胶制造业中机器人的使用增长了25%,半导体和电子行业的增长了21%,金属行业的增长了16%。交给机器人的任务包括焊接,组装和材料处理。

更安全的机器

除了可以在何处部署它们带来更大的灵活性之外,软件的进步和运行软件的处理能力也导致了推动制造机器人技术发展的另一个重要因素:安全性的提高。现在可以通过直接在设备上直接从机器人电机驱动程序发出紧急命令来停止机器人运动以防止发生事故,而不必由处理机器人编程的CPU处理。“这是机上安全,因此它是伺服电机伺服驱动器的一部分,”沃恩解释说。

停止可能由附近人员意外撞撞等简单事件触发。在这种情况下,机载处理器可以记录与机械臂遇到障碍物相对应的电动机转矩峰值。ABB机器人技术公司汽车技术和支持经理尼克·亨特(Nick Hunt)表示:“我们确切地知道将与扭矩直接相关的电流量将用于该特定动作。“如果发现扭矩不是我们计算出的扭矩,并且我们知道我们的计算非常非常准确,那么我们将关闭。”亨特表示“我们”是驱动机器人的软件,而不是驱动机器人的软件,而不是谁不必执行停止命令。

还可以通过机器视觉系统和可编程安全技术来增强安全性,这些技术可以使机器人在发生碰撞之前在拦截路线上对人的存在做出反应。Beckhoff Automation的系统工程组经理Gary Kirckof解释说:“让机器人穿过工厂或自动化仓库。” “如果一个人在机器人前面行走,他们必须检测到并停止。”

正如Kirckof的例子所表明的那样,安全功能使操作员可以完全从笼子中释放工业机器人,而笼子在整个历史上一直都受到限制。从制造向小批量生产更多定制产品的转变也推动了这一趋势。张解释说:“在这种较低数量的生产环境中,存在更多的人工输入,要求人工与工业机器人共同协作。”

机器人同事

笼子中出现了一种新型机器人,例如Rethink Robotics生产的机器人。Rethink的Baxter等协作机器人可以调整为与人类同事一样高,体重也差不多,其设计目的是与工厂工人紧紧地抓握。

百特及其较新的兄弟产品Sawyer是目前最知名的协作机器人之一,但其他机器人制造商也参与其中。ABB机器人公司的新型YuMi机器人于4月发布,该机器人通过柔软的皮肤以及不会产生足够大的扭矩来造成严重损坏的电动机来确保其同事的安全。“它将以两种方式满足您的要求,”亨特说。“一个,其表面将顺应;它将压缩。此外,其电机将符合要求;他们会停下来。”

除了意外碰撞时会“弯曲”的弹簧接头外,百特还通过在其头部显示器上用一对图形眼来传达意图,从而帮助工人保持周围的安全。除了让工人知道何时应该离开机器人的道路外,大而友善的眼睛还具有另一功能:它们使人们感到轻松自在。劳顿说,一旦新来的百特插上电源,它的“眼睛”就亮了,他可以看到周围的工人明显放松。

对协作机器人进行编程也变得更加人性化。通过编程,人类工人只需通过适当的路径移动手臂即可“向”机器人展示操作方式,而无需编写代码。“我们要做的最早的事情之一就是向某人展示机器人的工作原理,”劳顿谈到百特开箱时说道。劳顿亲自移动机器人的脚步之后,劳顿让一名工人加紧尝试。劳顿说:“当您抓住手臂时,面部会看着您抓住的手臂。” “这会立即开始使其他很多正在观看此练习的人放轻松,因为该人没有受到伤害。他们在控制权,而不是机器人。”

机器人编程的另一个关键进展是使用功能越来越强大的仿真工具。“为了验证决策算法的鲁棒性,工程师经常在仿真环境中对算法进行广泛的测试,” Zhang说。诸如MathWorks Robotics System Toolbox之类的软件包使工程师能够为其机器人开发决策算法并与仿真工具进行交互。“这种组合可帮助机器人技术研究人员和工程师在一个集成的仿真环境中工作,以设计,测试和部署机器人算法。”

人为因素

所有这些都导致了更智能,更快速,更实惠的机器人可以与更多行业和流程中的人们一起工作。根据行业专家的说法,这些机器并没有使人们失去工作,反而帮助他们将制造业带回了家并扩大了规模,从而创造了更多更好的工作。实际上,RIA的传播总监Bob Doyle说:“我们行业中最大的问题是我们找不到足够的人来从事这些工作。”

这些天有这么多的选择,另一个挑战是要知道从哪里开始自动化。博世力士乐(Bosch Rexroth)的沃恩(Vaughn)为希望自动化或扩展现有流程的制造商提供建议,以首先明确定义其挑战。“您的流程中已经存在什么问题?”他问他的客户。“这是质量问题吗?他说:“这是一个计数问题,您要向客户发送不正确的计数吗?”从那里选择正确的系统应该更容易。例如,定义要解决的问题将揭示全自动系统是最佳选择,还是旨在与人工协作的系统。

即使更多的操作包含了机器人技术,从事这些操作的人员也是如此(有时确实如此)。Rethink的Lawton在谈到工厂工人第一次见到他公司的一个机器人时说:“观看很有趣。” 在机器的面孔变得生动起来之后,在劳顿和一名工厂工人与机器人互动之后,其他工人往往会失去警惕并开始四处张望。

“人们被机器人吸引了,”劳顿说。机器开始工作后,“我们让人们拥抱了机器人。我们有人在命名机器人。我们让人们在机器人上戴上帽子和衣服。”

虽然这当然不是在更多工作场所采用机器人的必要条件,但显然,更安全,更通用,更用户友好的机器人只会继续扩大其在制造业中的作用

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发布: admin 分类: 机器人新闻 评论: 0 浏览: 0
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