一个看似平平常常的场景:在德国的一个生产车间里,CNC数控机床已经安装好了,零件也都整整齐齐地排列在旁边。与众不同的是:整齐的零件不是数控机床操作者人工手动排列的,而是由一个安装在紧凑型移动平台上的协作机器人手臂摆放的。经过简单的定位判断,它也开始为数控加工机床装上待加工的毛坯。这一过程清楚地说明了一个根本性的变化:机器人也来到了加工机床旁边。

图1 Delta公司开发的Dynamic Duo是可以将协作机器人与运动平台相结合的基础
对于中小型企业来讲,这种工作方式开辟了一种全新的应用场景。在专业人员短缺的情况下,日常工作需要付出很多宝贵的时间。传统的自动化系统通常都意味着高昂的费用付出,而且使用起来非常不灵活,且只适用于大批量生产的场合。但是移动式协作机器人则允许用一个自动化单元完成不同的工作、任务。
企业职工可以从繁重的重复工作中解脱出来,他们可以集中精力专注于需要创造力的、需要计划的工作和需要解决问题的活动中。除此以外,质量控制、原材料供应或者产品包装等任务也可以得到协作机器人的大力支持。因此,移动式协作机器人在各种不同的应用领域中有着非常广泛的应用;特别是在中小型企业中,它能够大幅度提高企业的经济效益。
移动平台上的协作机器人承担着运输物资的物流任务
使用灵活的移动平台和协作机器人配置最佳实例就是Delta公司开发制造的D-Bot协作机器人与Roboter MAR公司设计制造的Dynamic Duo移动平台。MAR公司是专门为企业内部物流运输设计和制造移动平台的公司,可运输物资的最大负载为500kg。这种移动平台不仅仅可以运输原材物料,而且也可以运输Delta公司研发生产的D-Bot系列协作机器人。这种协作机器人可以在生产线上完成装配、加工机床上下料和成品包装等任务。
安置在移动式平台上的协作机器人系统可以自主运动、识别障碍物,并自主找出最佳的行进路线。由于整个系统的结构非常紧凑,因此它也适合在狭窄的生产环境中使用。绕点旋转的激光安全扫描仪,允许在狭窄的空间里完成非常精确的监控操作。利用符合VDA 5050标准的通信接口,可以将该系统集成到现有的企业内部物流地面运输车车队管理解决方案中。实时的状态显示方便了生产过程的监控,确保了生产过程的顺利运行。
通过模块化的系统架构实现可扩展性
移动式协作机器人单元是建立在模块化平台结构之上的。不同的协作机器人可以配用不同的可变设备,可以根据不同的工作要求组合使用。其他功能,例如配用不同的机械手卡爪或者托盘导轨也都可以用于移动式协作机器人系统。可以说,这就构成了一个积木式配套系统,一个可以灵活的适应新的任务、产品变种或者季节性变化的配套附件系统。
移动式协作机器人系统的一个最大优势就是使用非常灵活。位置固定的机器人只能完成一项单一的工作生产任务,而移动式协作机器人则可以根据需要完成不同的工作、任务。移动平台上的协作机器人可以在完成诸如加工设备上、下料任务的同时完成物流运输任务。必要时,移动平台还可以把协作机器人运送到下一个工作工位。这样,即使在生产周期很短的小批量生产过程中、或者在加工工艺过程发生变化时,移动式协作机器人的投资也有着很高的经济效益。
企业可以从只有单个移动式协作机器人单元开始,根据企业生产的实际需要逐步扩大自己的自动化程度。理智地在生产制造和物流运输之间分配协作机器人的工作任务,可以大幅度提高移动式协作机器人系统的利用率,避免没有任务的空运行。与刚性的自动化解决方案相比较,这样的系统不仅有着更高的工作效率,而且也具有更高的经济吸引力。

图2 移动式协作机器人在不执行生产任务时也可以完成内部物流运输任务
具有认知功能的智能协作机器人
Delta公司利用其开发的Cognibot-Kit智能工具包为协作机器人补充了智能感知功能,显著提高了协作机器人的认知能力。该附加模块可以直接安装在协作机器人的连接法兰上,使标准的协作机器人具有很强的学习能力、成为产品生产的反应式助手。智能工具包中包括了3D视觉传感器、360˚ 列阵全向麦克风、集成式扬声器,以及性能强大的AI智能电源控制箱。
这就能够让设备操作者直接与协作机器人交互、利用呼叫器控制机器人或者通过手动方式给协作机器人下达命令。这也使得人机协作更加自然、更加直观。对企业员工来讲,他们对移动式协作机器人系统的认可度是一个关键性的重要因素:机器人不再被视为企业职工的竞争对手,而是将其视为日常工作中的有力助手。中小型企业可以从移动式协作机器人的基本设备开始,然后根据企业的实际需要补充认知感知系统。这样能够降低中小型企业步入自动化领域的门槛,使自动化解决方案有着很好的可行性。
通过可控的集成成本提高经济效益
移动式协作机器人的许多系统都是按照即插即用原则设计的,可以立即投入使用。状态显示器中非常直观的用户界面大大简化了移动式协作机器人的使用操作和维护保养。此外,在安全保护方面,该系统还通过移动平台的对象识别功能,有效避免了碰撞风险,满足了人类环境中使用的所有要求。同时,它还赢得了设备操作者的信任、促进了良好的人机协作。因此,安全保护功能不仅仅是一项监管义务,也是移动式协作机器人系统日常使用的关键功能。另外,它的另一个好处就是结构紧凑、节省空间,因为它不需要固定的机器人工作单元与防护护栏,提供了更多的自由活动空间。对缩写为KMU的中小型企业来讲,不大、有限的工作空间也是一个很大的优势。
有目的的利用好自动化系统——动态、模块化和可扩展
移动式的、具有认知功能升级的移动式协作机器人系统提供了一种全新的自动化解决方案——一种动态的、模块化的,并且可以经济高效扩展的自动化系统。尤其是对于经常面临订单的产量不断变化、专业技术人才短缺的中小企业来讲,这种全新的自动化解决方案有着巨大的优势。这样的自动化系统可以在灵活性受限的中小企业生产经营中,大幅度减轻它们的日常工作量。
移动式机器人、协作机器人和Cognibot-Kit工具包能够针对性地解决实现自动化的难题。它们使企业的生产过程更加稳定,企业员工也可以将时间用于更高级的工作任务。采用这种自动化技术的结果是更高的生产效率、更短的交货时间,即使在专业技术人员短缺的情况下,也可以确保企业安全可靠地运营下去。
作为竞争优势的移动智能——按需补充辅助模块
使用模块化的、高灵活性的自动化解决方案也有着很高的经济效益。像Delta这样的供应商也为客户企业提供了合适的融资模式,确保客户企业的投资不会成为自动化投资的障碍。因此,与其进行全面的自动化技术改造,不如逐步实现以需求为导向的可持续自动化改进。
Delta公司提供的移动式协作机器人解决方案,展示了如何智能化地将产品生产和企业内部物流有机整合为一个整体。用单一的自动化系统覆盖产品生产和物流运输;将两大过程无缝地连接成一体。通过可扩展的认证功能选项,使移动式协作机器人系统可以成为非常灵活的具有学习能力的强力助手,从而大大简化和加快用户企业的工作流程。
对中小企业来讲,这种组合为它们提供了提高企业生产能力、确保长期竞争力的现实途径。移动式协作机器人系统的模块化设计、高效运行提供了面向未来的可能性。
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