當被問及如何設想機器人的模樣時,多數人都會想到在大型工廠圍欄區域工作的龐大、笨重的機器人抑或是會模仿人類行為的未來裝甲戰士。
然而介于這兩者之間其實還有一種新的現象正在悄然發生:那就是被稱為“協作機器人”的出現,這種新型機器人能夠直接和人類員工一起并肩工作而無需使用安全圍欄進行隔離。這種類型的合作機器人可有望填補全手動裝配生產線與全自動生產線之間的差距。迄今為止,部分企業尤其是中小企業依然認為機器人自動化過于昂貴和復雜,因而從不去考慮應用的可能性。
傳統工業機器人一般體型龐大,在玻璃防護罩后面工作,廣泛應用于汽車業及其它大型裝配生產線。與之不同的是,協作機器人重量輕、高度靈活、移動方便,且能夠重新編程以解決新的任務,可幫助企業調整實現更高級的小批量加工生產,從而應對短期生產的挑戰。在美國,汽車產業應用機器人的數量依舊占據約65%的市場銷售總量。而美國機器人工業協會RIA援引觀察員數據認為在可能受益于機器人的企業中,迄今只有10%的企業已經安裝了機器人。
降低準入門檻
這個數字如此之低的原因主要在于成本、用戶友好性和適用性這三大挑戰,而這些問題現在都已被新型協作機器人成功解決。讓我們先來看看財務方面:
下一代復雜的產品需要裝配適應性強、精確度和可靠性高,即使是在勞動力成本可承受的地方,這也完全超出了人類工人的技能。根據傳統的經驗法則,一個機器人所需的成本相當于一個人類工人兩年的工資。但是協作機器人的成本僅僅接近于這一成本的四分之一。再加上新型機器人可為工廠實現更快的周轉,以及機器人技術日新月異的發展,所有這些都表明生產外移已經失去了合理的商業意義。
相反,新型機器人成了一種高科技貨幣,正將薪資大戰變成一場提高產品質量和加快周轉時間的競爭。
即插即用型機器人
就傳統機器人而言,機器人自身的資本成本僅占系統總成本的25%到30%。而剩余成本則與機器人編程、安裝以及專用的屏蔽工作間相關。協作機器人的“開箱即用體驗”通常為不到一小時。這其實也就是將機器人拆包、安裝,以及編寫第一個簡單的任務程序所需的時間。
為什么協作機器人具備用戶友好性:無需再依賴熟練的程序員,這種新型機器人配備了平板尺寸的觸摸屏用戶界面,用戶可通過在屏幕上指示動作來操控機械手臂。或者,通過輕松把持機械手臂,向它展示所需的運動路徑。該界面符合多數工業傳感器和可編程邏輯控制器(PLC)的標準。編寫新的任務程序非常簡單,丹麥助聽器制造商奧迪康(Oticon)公司對此可謂深有體會。新型合作機器人具有用戶指導直觀,以及精確度高的特點,這給奧迪康留下了深刻的印象。奧迪康需要機動性高的機器人來幫助其實現短期生產的經濟收益。在醫學工程迅速發展的今天,生產工藝也隨之不斷改進,而助聽器型號也更為廣泛,這使得企業需要應用機器人來實現規模更小的批量生產。
助聽器制造商奧迪康采用UR5機械手臂來完成鑄造車間各項不同的工作,而抽吸工具也被替換為可用于處理更為復雜的鑄件的氣動夾具。該六軸機器人的工作周期為4至7秒,可完成奧迪康傳統兩軸和三軸機器人無法實現的翻倒和傾斜操作。
精確的操控性
奧迪康以往采用的傳統機器人無法解決適用性和便攜性等相關問題。而有了新型機器人,這一切都迎刃而解。現代助聽器的零件越來越小,其尺寸通常只有一毫米。助聽器制造商一直在尋找一種能從模具中吸出小零件的解決方案。這對手工操作來講是完全不可能的。同樣,只能夠進行橫向和縱向運動的“老式”兩軸或三軸機器人也無法實現。如果說,舉個例子,一個小零件卡在了模具中,機器人必須能夠將這個零件翻倒出來。
奧迪康用了短短一天就在其成型車間安裝好了機器人以應對新的任務。新型機器人可被牢固地安裝到注塑成型機的模具上方,通過特別設計的真空系統來吸取塑料元件,而更為復雜的模制部件則使用氣動夾具來處理。由于采用了六軸設計,新型機器人機動性很高,可以通過旋轉或傾斜的方式將零件從模具中迅速取出。新型機器人的工作周期為4至7秒,具體時間取決于生產運行的規模和部件的尺寸。由于優化了生產流程,其投資回收期僅為60天。
在奧迪康工廠,UR機器人被牢固的安裝在注塑成型機上,可以在模具上方移動并揀取塑料元件。這一操作采用特別設計的真空系統來完成,可確保敏感部件不被損壞。
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