工业生产面临着一个新的革命,“工业4.0”这一概念表明了未来工业的全新框架条件:波动的市场、多样的变化以及缩短的产品周期决定了未来的生产必须迅速适应新的框架条件,也就是说必须能够变化。在许多情况下,这意味着摒弃僵硬的全自动,转向人与机器人之间的灵活分工。“使用机器人作为生产助手赋予了生产前所未有的灵活性,并给制造业带来了全新的方案,”kuka机器人有限公司负责人Manfred Gundel介绍道,由此也开启了“传统”工业机器人之外的机器人自动化新道路。
工业4.0造就新一代机器人技术
机器人是这类全新制造方案的重要基础,正如kuka Laboratories有限公司轻型机器人项目经理Albrecht Hoene强调的那样:“为了能让作为生产助手的机器人更加安全地与人类合作,需要全新一代的机器人,它们必须像kuka的LBR iiwa轻型机器人一样灵敏和细腻。”
拥有7个轴的LBR iiwa型机器人模仿人类手臂,可以进行位置控制和柔韧性调节,再加上集成的传感器,轻型机器人具有了一种可编程的灵敏性。
LBR iiwa型机器人的高性能碰撞识别以及集成在所有轴中的关节扭矩传感器使其在配合过程中更加敏感,能够使用简单工具,这种灵敏度揭开了人机协作的新篇章。作为工人的“第三只手”的机器人可以无需防护栅栏,直接与人一起工作,无需防护栅栏意味着现代化工厂拥有了新的可能性,但也有了新的框架条件:kuka系统有限公司负责人Frank Klingemann清楚地表明,要想确保人机协作(MRK)的安全,只有合适的机器人是不够的。“我们的目标是制定统一的并适合人机协作的生产方案,人机协作工程以及适合人机协作的总体方案将影响到工厂的设计以及未来的生产。”为此Kuka系统有限公司还建立了一个针对组件和外围设备,为人机合作提供便利的数据库,基于这些数据的计算未来将有助于安全、经济地使用机器人并完成符合人机协作要求的设计,从而达到建设可变化工厂4.0的前提条件。
图1 人机协作是2014年Automatica(慕尼黑国际机器人及自动化技术贸易博览会)的焦点
人机协作认证
不仅是工厂,就连实验室也开始采用人与电脑之间的无障碍合作,轻型机器人Biorob因此获得了木材和金属同业工伤事故保险联合会(BGHM)的DGUV认证。认证表明,机器人手臂可以在无需额外保护装置的情况下直接在人类环境中使用。
Biorob是一个没有复杂的控制系统、无需保护装置就能使用的机器人手臂,现在人与机器人可以直接且安全的合作,企业也由此获得了使生产过程更加灵活和经济的、新颖且简单的自动化方法。
以人体手臂为原型
许多企业都会面临的一项挑战是针对定期变化的任务实现自动化,这些任务可能是装配机器设备,也可能是对不断变化的中小批量工件进行码垛。轻型机器人Biorob在其尺寸和运动速度方面以人体手臂为原型,并针对同样的操作条件进行开发,机器人手臂的装配、编程和投入使用在短短几分钟内就可以完成。
经过认证的Biorob机器人在与人类的直接合作中表现出的安全性、灵活性和多样性使其在实验室自动化中越发不可缺少,因为在这里机器人手臂面临的要求和任务同样会经常改变。
在测试和检查任务中,这种灵巧的小型机器人也做出了很大贡献,因为它们质量轻、编程快且无需保护装置,可以灵活用于各种情况。
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