基于协作机器人的“渐次自动化”解决方案

2020年7月9日 来源:高工机器人  浏览 758 次 评论(0)

在定义上,协作机器人主要分为两大类,一是符合工业机器人规范ISO10218,采用了固有设计、保护性措施以及标识的工业机器人;还有一类没有根据工业机器人的规范来设计,但是符合相应行业标准的协作型机器人。


如今业内探讨更多的协作机器人主要是指工业场景下,可以跟人共享*作空间,一同完成任务的机器人。


工业机器人大约在20世纪70年代开始落地,并在工业场景中应用,经历了20年的发展,在1995年,通用汽车的机器人委托西北大学的教授开发协作机器人项目,提出了协作机器人的概念。又过了20多年的时间,中国协作机器人正在从概念走到现实。


在21世纪的前十年,传统工业机器人巨头和协作机器人的明星企业KUKA、UR、Rethink、ABB、FANUC相继研发和发布了其协作机器人产品。


在2011年发布的ISO10218-1工业机器人标准中,也提到了几种协作型的应用,包括人与机器人对物料的交接、界面、机器人的停止、人与机器人共享*作空间时如何保证人的、拖拽示教等。


标准中也提到了实现人机协作的几种技术,例如:级监控停止、手动牵引、速度和区域的隔离、功率和力限制。事实上,在工业中没有意义上的机器人,只有的应用。根据ISO10218以及新的ISO15066协作机器人规范中,更多强调的是系统的。


协作机器人的四大特点为、高效、易用、灵活,能够迎合现在生产的发展需求,帮助用户工厂的核心竞争力,即自动化、智能化、柔性化,但这并不意味着协作机器人能够胜任所有的应用场景。因此,选择合适的应用场景,并在此基础下发挥协作机器人的特点显得尤为重要。


在现阶段,协作机器人与传统工业机器人是一种互补的关系,“协作化”也是未来工业机器人发展的一个重要趋势。


3年前,在机器人控制领域拥有16年技术积累的艾利特切入协作机器人赛道,将已有技术通过协作机器人产品化落地到实际应用。艾利特机器人应用及产品总监蔡嵩林一直强调,协作机器人技术需要针对未来客户的应用场景发展。无论是完善产品素质,还是用户端产品迭代都遵循这一逻辑。



在蔡嵩林看来,协作机器人的四大特点催生了许多传统工业机器人无法进入的新领域的应用(例如复合机器人),同时在一些传统机器人的战场(例如搬运、组装),协作机器人轻量化、友好、灵活部署的差异化优势也有能力替代传统方案。






协作机器人的适配场合




蔡嵩林认为,评估协作机器人在工厂中的适应性,主要从两个维度讨论。


首先,用户需要结合自身情况分析目前的生产现状


产品特点:工厂的生产类型是否为多品种、少批量?例如汽车零部件和电子行业,产品生周期越来越短,产线切换频繁,这种情况下需要生产方式和生产工具都更具有柔性。


工厂自动化能力:大厂一般有自动化部门,但中小企业的自动化团队能力不强,一般只有设备维护工程师。因此在导入自动化设备时,易用和低学习门槛决定了技术是否可以快速实践。


产线特点:目前已经达到的自动化程度?例如产线上的部分已实现标准自动化,当前目标是将这些串联起来,那么就适合考虑协作机器人。或者对于人力密集且工作重复性高的工位来说,可以通过协作机器人实现单站自动化。


产业趋势:对于大部分企业来说,产业的趋势日趋显现了柔性化、数字化、智能化需求,那么协作机器人的开放性可以支持工厂对产品追溯以及机器人监控的要求。


其次,在评估了生产现状后,如果希望导入机器人,那么就需要考虑实现自动化的步骤。蔡嵩林表示,比起一步到位的全自动化,基于协作机器人的“渐次自动化” (ProgressiveAutomation)将会成为更灵活和更高效的自动化升级模式。


12 kg协作机器人码垛应用


在实际走访客户的过程中,艾利特观察到倾向于采用全自动化产线的客户往往是一些自动化水平不太高的客户。“他们看到友商和同行通过实现自动化获得的优势,一是减人,二是了产品品质,因此急于自己工厂的自动化水平,往往希望快速跨过自动化步骤,通过复制的方式直接达成全自动化目的。”


“我们认为这种方式是不可取的。”蔡嵩林在走访多家工厂后提出:“,全自动化在硬件、人力和时间上的投资*大;第二,直接跨过中间步骤实现全自动化,中间的技术风险*高,往往项目开展了一两年之后,无法达成预期的目标。”


因此,艾利特认为有上述需求的客户,并不是适合采用协作机器人的用户。“我们建议客户使用渐次自动化的模式,实现技术和商务上的风险可控,循序渐进。


蔡嵩林进一步指出,这种模式可以让客户一边在进阶的过程中加深对协作机械臂应用特色的理解,一边自动化团队的应用能力,为将来进一步推行自动化打好基础。


“这样协作机器人的设备利用率更高,随着用户对于产品熟悉程度加深,可实现‘一机多用’,尤其适合工厂初始自动化程度不高,或是计划通过机器人换人改进现有生产模式的企业。”蔡嵩林说道。


6kg协作机器人应用于热熔机上下料


他举例,江苏的一家客户主要为电器厂商和白色家电厂商提供遥控器和线控器,他们导入协作机器人的站是在PCB板的搬运和装配线用协作机械臂做分板上下料,客户工厂有*多的自动化设备,包括焊接、PCB板插装、分板、测试、以及后道拧螺丝和组装等应用。


“客户化的设备已经做得*标准化了,虽然产品的生周期较短,经常迭代,但是流程变化较小,因此客户希望重复利用现有的自动化设备。”在评估了实际生产状况后,客户发现改进的机会在于现有大量进行转运工作的人工工位。


终这家客户使用协作机器人做成标准的工作站,可以灵活地根据产线需求将机台移动到相应人工位置,替代工人执行物料移载从而实现减员。

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