在世界500強(qiáng)企業(yè)之一、汽車零部件供應(yīng)商李爾公司(Lear Corporation)的需求主導(dǎo)型生產(chǎn)中，Universal Robots (優(yōu)傲機(jī)器人)扮演著至關(guān)重要的角色：輕巧的機(jī)器人通過(guò)定位、測(cè)量以及擰緊車座螺絲等作業(yè)組裝汽車座椅，實(shí)現(xiàn)了更短的生產(chǎn)吞吐周期，并提高了工藝可靠性。
“及時(shí)”裝配是一種已在供應(yīng)商業(yè)內(nèi)成熟建立的生產(chǎn)模式，可以幫助顧客節(jié)省大量成本。然而，這種裝配方式要求供應(yīng)商擁有極大的靈活性。不僅隨時(shí)要為交貨做好準(zhǔn)備，同時(shí)又要滿足嚴(yán)格的質(zhì)量要求。一個(gè)可靠的生產(chǎn)過(guò)程是保障生產(chǎn)安全、避免錯(cuò)誤發(fā)生的必要條件。
傳帶上：UR5機(jī)器人被安裝在傳帶上至Lear的車座，車座事先已經(jīng)手動(dòng)安裝了螺絲。與其他工業(yè)機(jī)器人不同的是，UR機(jī)器人無(wú)需安全圍欄和特殊防護(hù)就可以直接與人協(xié)同工作。
李爾公司是一家專供座椅系統(tǒng)與車載電子器件的國(guó)際汽車零部件供應(yīng)商。在該公司位于德國(guó)貝西希海姆的生產(chǎn)車間中，車座的生產(chǎn)曾需要工人倒班輪流工作、從而完成“及時(shí)”裝配。這項(xiàng)工作的關(guān)鍵在于快速靈活操作，并同時(shí)確保產(chǎn)品的高質(zhì)量。但由于車間工人對(duì)于機(jī)器人技術(shù)的了解少之又少，所以理想的自動(dòng)化技術(shù)必須要具備低維護(hù)需求、易于操作和編程等特點(diǎn)。
李爾公司面臨的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)是生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)的空間有限，生產(chǎn)流程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都需要在這個(gè)空間內(nèi)的一條傳送帶上一個(gè)接一個(gè)地完成。因此，李爾公司需要一個(gè)小型、便于移動(dòng)的機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同工作。
與機(jī)器人同事并肩工作
系統(tǒng)集成商Faude Automatisierungstechnik能夠?yàn)槔顮柟咎峁┮粋€(gè)滿足全部要求的解決方案：那就是來(lái)自丹麥機(jī)器人生產(chǎn)商Universal Robots(優(yōu)傲機(jī)器人)的六軸輕型機(jī)器人UR5。該機(jī)器人小巧輕便，僅重18公斤，可觸距離85厘米、負(fù)重5公斤。對(duì)李爾公司而言，這種機(jī)器人一個(gè)主要的優(yōu)勢(shì)在于它直觀的用戶界面;編程可通過(guò)操控觸摸板上的箭頭按鍵來(lái)指示機(jī)器人移動(dòng)方向，或者直接控制機(jī)器人手臂來(lái)展示如何執(zhí)行某個(gè)動(dòng)作。李爾公司僅需一天訓(xùn)練就能使全體員工熟悉這些機(jī)器人。與那些需要占用整個(gè)房間又笨重的自動(dòng)化機(jī)器人技術(shù)不同，這些UR機(jī)器人可以無(wú)需任何安全防護(hù)措施，直接進(jìn)行人機(jī)協(xié)作：一旦員工與機(jī)器人接觸時(shí)產(chǎn)生了大于150牛頓的力，機(jī)器人手臂就會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行。優(yōu)傲機(jī)器人的安全性已經(jīng)取得了歐洲ISO體系驗(yàn)證，符合合作型機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，為了避免任何安全隱患，F(xiàn)aude也詳細(xì)檢查了項(xiàng)目中每個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)，確保生產(chǎn)的萬(wàn)無(wú)一失。
測(cè)量轉(zhuǎn)矩：UR5機(jī)器人每天能夠按照預(yù)先設(shè)定好的旋角，以35牛頓的轉(zhuǎn)矩測(cè)量和旋緊8500個(gè)螺絲。
加強(qiáng)質(zhì)量保障
自2011年1月起，李爾公司的貝西希海姆生產(chǎn)廠就開始使用UR機(jī)器人進(jìn)行座椅與其框架的螺絲安裝工作，這是最終裝配之前的最后、也是最重要的一道生產(chǎn)工序。每天，這些機(jī)器人將進(jìn)行三班制的工作，完成近8500次螺絲安裝任務(wù)。UR5機(jī)器人被安置在那些已經(jīng)手工擰緊過(guò)的座椅的傳送帶上。這些傳送帶都配備了包含了獨(dú)立識(shí)別數(shù)據(jù)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)調(diào)器，一旦座椅被傳送到機(jī)器人前方，轉(zhuǎn)調(diào)器就會(huì)進(jìn)行識(shí)別，機(jī)器人將自動(dòng)開始按照預(yù)先設(shè)定好的旋角，并以35牛頓的轉(zhuǎn)矩旋緊座椅兩旁的螺絲。這個(gè)過(guò)程由安裝在機(jī)器人上面的電動(dòng)螺絲刀完成。
由于這些座椅的位置可能會(huì)因?yàn)橹笆止るA段的操作略有偏差，機(jī)器人還必須能夠監(jiān)測(cè)到螺絲位置以外50 x 50毫米網(wǎng)格的范圍。除了UR5機(jī)器人外，F(xiàn)aude開發(fā)的Flexvision圖像處理系統(tǒng)在整個(gè)裝配過(guò)程中也起了不小作用。運(yùn)用帶攝像頭的2D測(cè)量系統(tǒng)，機(jī)器人能夠被精準(zhǔn)定位，從而完美地進(jìn)行旋鈕的動(dòng)作。UR5機(jī)器人六軸聯(lián)動(dòng)的設(shè)計(jì)使得其具有出色的移動(dòng)性，可以快速預(yù)判旋轉(zhuǎn)所需要的正確角度。在正式投產(chǎn)前，為了使攝像頭的設(shè)置達(dá)到最佳，F(xiàn)aude和李爾公司共同進(jìn)行了關(guān)于機(jī)器人的接口以及光影響的測(cè)試。
由于擰緊螺絲的過(guò)程是數(shù)碼操控的，機(jī)器人能夠通過(guò)其圖像處理系統(tǒng)即刻發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。這種自動(dòng)化處理技術(shù)可以提高生產(chǎn)過(guò)程的可靠性。例如，如果座椅上的螺絲缺失了，機(jī)器人會(huì)單獨(dú)挑出來(lái)這個(gè)產(chǎn)品，并以報(bào)錯(cuò)的通知方式發(fā)出警告信號(hào)。李爾公司的員工會(huì)在返修工作站手動(dòng)完成螺絲的添加。機(jī)器人需要在完成最終裝配之前旋緊并監(jiān)控一大批座椅螺絲，對(duì)生產(chǎn)的質(zhì)量保證以及錯(cuò)誤排查起到了至關(guān)重要的作用。
一個(gè)理想的工具：每輛車座配有一個(gè)轉(zhuǎn)調(diào)器，轉(zhuǎn)調(diào)器內(nèi)包含個(gè)體標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。當(dāng)車座到達(dá)機(jī)器人底部，機(jī)器人就能通過(guò)Flexvision圖像處理系統(tǒng)讀出轉(zhuǎn)調(diào)器，并擰緊車座兩邊的螺絲。由于這些座椅的位置可能會(huì)因?yàn)橹笆止るA段的操作略有偏差，機(jī)器人還必須能夠監(jiān)測(cè)到螺絲位置以外50 x 50毫米網(wǎng)格的范圍。
