理想的人機(jī)交互機(jī)器人

案例研究協(xié)作機(jī)器人

　　在一個(gè)有先見之明的 MRC 試點(diǎn)項(xiàng)目中，管理部門著手實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)，即有效生產(chǎn)糧食和使工作場(chǎng)所人性化。

　　Bischofsell Nahrunsmittel AG 是一家總部設(shè)在圣加倫附近同名小鎮(zhèn)的公司，專門生產(chǎn)方便食品。這家工廠日以繼夜地制作美味可口的現(xiàn)成飯菜，在高級(jí)烹飪環(huán)境中也不例外?？蛻魧?duì)這些產(chǎn)品的需求隨著其質(zhì)量和制備的方便而不斷增長(zhǎng)。

　　Bischofsell Nahrungsmittel AG 的技術(shù)項(xiàng)目經(jīng)理和專用自動(dòng)化專家 Stefen Knoll 是 MRC(人-機(jī)器人協(xié)作)概念的主要倡導(dǎo)者，而不僅僅是因?yàn)槿萘吭黾拥脑颍骸癕RC 提供了一個(gè)全新的可能性范圍。它顯然給了我們相對(duì)容易地?cái)U(kuò)大我們的能力的機(jī)會(huì)，但它也使我們能夠通過機(jī)器人為我們的雇員在靈活性和智力方面的優(yōu)勢(shì)提供有針對(duì)性的支持，從而減少健康危害和由壓力活動(dòng)引起的對(duì)人類的傷害的風(fēng)險(xiǎn)。 "

　　當(dāng)在操作中觀察到應(yīng)用時(shí)，Knoll 所指的情況就變得明顯了。它包括將直接從生產(chǎn)線上取來的包裝齊全的方便盤子堆疊在金屬托盤上，然后放入手推車中運(yùn)送到巴氏殺菌/滅菌裝置。這個(gè)過程的各個(gè)階段，在整個(gè)過程中手動(dòng)執(zhí)行時(shí)，都會(huì)給員工帶來傷害風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)。　

最大限度的工作安全-盡量減少傷害的風(fēng)險(xiǎn)

　　雖然鋁制托盤上的即食食品的分布和各層之間的間隔物的放置是包裝生產(chǎn)線上最令人愉快的工作之一，但將大型金屬托盤堆疊在手推車上絕不是一項(xiàng)受歡迎的活動(dòng)。在整整8小時(shí)的輪班工作中，搬動(dòng)這些重5公斤、重900毫米、重900毫米的托盤是一項(xiàng)繁重的工作。托盤必須準(zhǔn)確地放進(jìn)手推車?yán)?，這就帶來了手指被壓碎的風(fēng)險(xiǎn)。

　　“我們的員工在這項(xiàng)工作中非常有經(jīng)驗(yàn)，但是受傷的風(fēng)險(xiǎn)是不能排除的，” Knoll 補(bǔ)充道。 "還有什么比把人和機(jī)器之間的整個(gè)處理過程分開更合適的呢 ?此外，在一個(gè)緊湊的工作站上直接協(xié)作而不被安全屏障隔開，可以分配給人類雇員的任務(wù)和涉及到機(jī)器人受傷風(fēng)險(xiǎn)的艱苦操作更令人愉快。在我們看來，MRC 提供了一個(gè)有效的解決方案。 "　　

內(nèi)部開發(fā)的智能解決方案

　　然而，執(zhí)行提議的方案結(jié)果比預(yù)期的困難。經(jīng)過徹底的分析，系統(tǒng)集成商最初對(duì)應(yīng)用的可行性表示懷疑。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、界面定義、區(qū)域感覺保護(hù)、選擇合適的機(jī)器人 — — 有許多擔(dān)憂促使謹(jǐn)慎的工廠工程師退出了這個(gè)開拓性的項(xiàng)目。

　　然而，stefen knoll 和他的團(tuán)隊(duì)仍然相信它的優(yōu)點(diǎn)，所以只有一件事可以做：他們必須通過自己的努力來實(shí)現(xiàn) mrc 概念。由于該公司已經(jīng)在其他應(yīng)用中使用了各種機(jī)器人，并且已經(jīng)證明了該領(lǐng)域的專門知識(shí)，因此，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的先決條件得到了滿足。然而，MRC 應(yīng)用程序?qū)⑹俏粗念I(lǐng)域。

　　在尋找合適的機(jī)器人供應(yīng)商的過程中，諾爾回憶了2016年參加一個(gè)展會(huì)的情景。在展會(huì)上，史泰博 (Staubli)是參展商之一：“在一次機(jī)器人大會(huì)上，我看到了新的 TX2 系列。Staubli 將這些六軸機(jī)器宣傳為世界上安全機(jī)器人領(lǐng)域中速度最快的機(jī)器，并將其模塊化的 PLE/Sil3 安全功能作為理想的 MRC 應(yīng)用資格?？焖伲子诰幊痰臋C(jī)器人直接人機(jī)交互與適當(dāng)?shù)母哂行лd荷-我們意識(shí)到這可能是我們的特殊情況下的答案。 "　　

理想的人機(jī)交互機(jī)器人

　　立即與霍根的斯塔布利的瑞士辦事處建立了聯(lián)系，從那時(shí)起，事態(tài)迅速發(fā)展。通過與 STAUBLI 的協(xié)商，確定了適合于這種人機(jī)交互的機(jī)器人：帶 CS9 控制器的 TX2-90L。與經(jīng)典的 COBOT(協(xié)作機(jī)器人)相比，這種協(xié)作式六軸機(jī)器具有必要的負(fù)載，可以用于所討論的應(yīng)用程序。缺少的是一個(gè)合適的通用夾持器，既可以用來夾住鋁制托盤，也可以用來夾住空間。為了不浪費(fèi)更多的時(shí)間，這家瑞士公司從自己的資源中設(shè)計(jì)并建造了夾鉗和完整的系統(tǒng)。

　　該應(yīng)用包括四個(gè)主要部件：機(jī)器人、托盤盒、間隔送料帶和堆垛小車。單元格的工作流程如下。當(dāng)一名員工在鋁制托盤上分發(fā)即食食品，然后將間隔板放置到下一層時(shí)，運(yùn)行在 SLS(安全限速)模式下的 Staubli 六軸機(jī)器從飼料皮帶上拾起四個(gè)間隔板，并將它們放在雜志上的頂部鋁制托盤上。然后，它將金屬托盤和隔片從雜志中拿出來，將其向堆垛小車的方向擺動(dòng)，并在指定的位置等待，直到它的人類同事完成分發(fā)當(dāng)前的即食食品層，然后按一個(gè)按鈕確認(rèn)整個(gè)過程已經(jīng)完成，并從工作區(qū)域撤出。機(jī)器人，現(xiàn)在正在高速運(yùn)行，插入新的托盤在堆垛小車準(zhǔn)備為下一層。一個(gè)新的循環(huán)可以開始了。一旦員工重新進(jìn)入系統(tǒng)確定的周長(zhǎng)，機(jī)器人自動(dòng)返回安全限制的速度。

學(xué)徒程序復(fù)雜 MRC 應(yīng)用

　　來參觀 Bischofszell 的先驅(qū) MRC 概念的訪問者很難相信整個(gè)系統(tǒng) — — 包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、區(qū)域感覺保護(hù)、編程等等。 — — 僅在4個(gè)月內(nèi)就被開發(fā)出來，沒有外部專家的任何投入。密集的訓(xùn)練迅速使 Migros 團(tuán)隊(duì)能夠從他們自己的經(jīng)驗(yàn)中制定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并獲得相關(guān)的專業(yè)知識(shí)來規(guī)劃一個(gè)復(fù)雜的 MRC 過程。游客們還對(duì) Raphael Merz 印象深刻，他是一名第四年的 Migros 培訓(xùn)生，對(duì)自動(dòng)化很有興趣，在 Horgen 的 Staubli 完成為期四天的 VAL3 編程課程和為期兩天的安全培訓(xùn)后，他能夠在幾周內(nèi)編寫完整的 MRC 應(yīng)用程序。

　　Stefen Knoll 有理由為他的團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)方面取得的成就而感到自豪。特別讓 MRC 愛好者高興的是，它徹底遵守了最嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)：“MRC 是未來，但前提是安全得到保證。在我看來，合作的 STaubli 機(jī)器人是市場(chǎng)上最安全的機(jī)器，能夠處理如此高的有效載荷。我們能夠涵蓋完整范圍的區(qū)域保護(hù)規(guī)范與 STaubli TX2 的獨(dú)特的模塊化 PLE/Sil3 安全功能-安全限制速度，安全停止，安全區(qū)和安全工具-并與兩個(gè)生病的激光傳感器。結(jié)果，我們的員工能夠與機(jī)器人并排工作，甚至在一個(gè)車站沒有安全屏障。 "

　　Bischofszell 的開發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，在 Migros 集團(tuán)的許多生產(chǎn)和裝配線上，人與機(jī)器人的交互具有巨大的潛力。 “當(dāng)然，為了確保在生產(chǎn)環(huán)境中服務(wù)的持久性，一些最終的詳細(xì)改進(jìn)必須在系統(tǒng)推出之前被納入系統(tǒng)，” Knoll 補(bǔ)充道。 Migros 公司可能很快成為世界上第一批將 MRC 應(yīng)用于其生產(chǎn)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的食品制造商之一。