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  • 协作机器人的江湖:把人放在首位

    远离硅谷及亚洲电子产业中心的地方,一个拥有许多灵魂的小创业公司正在掀起波澜。在伊利湖东端,一个由丹麦移民创办的公司正在布法罗市中心的所有地方建造移动计算机。

    在美国平板制造厂商Bak的厂房里,5名技术人工坐在半月形的工作站里从头开始组装笔记本电脑和平板。仅一臂之遥的地方,一个拿着螺丝刀的机器人正在协作装配。这是一个成立三年的初创公司,拥有100名员工和一台机器人。有什么可能性?随着人机协作的发展,他们在增长,中小企业也注意到了这一点。

    我们马上就意识到这家公司不一般。Bak家族有一个愿景,为地球上的每个人提供移动技术,可谓相当雄心勃勃。但是这家初创企业一次规划一个社区的路径,并以千年品牌的社会责任引导。他们还有一些重量级的合作伙伴,包括微软、Intel以及Esri。

    致力于高质量和可承受的价格,Bak USA为K-12教室开发了2合1笔记本电脑,并相信每个学生都有权获得高科技学习机会。他们还为普通工人制造了坚固的平板电脑,无论他们在工厂、建筑工地,还是我们这些身为蓝领的男男女女。

    一直以来,Bak USA坚信照顾他们的“工人阶级”。以人为本的商业模式意味着他们始终把员工放在第一位。

    一家非传统的公司如何做到这一点呢?他们的选择是机器人。不仅是他们的第一台机器人,而且是他们在生产车间的第一个严谨的自动化程序,不仅仅是机器人。那是一个脱离传统工业机器人的安全“牢笼”的新型机器人,这种颠覆性技术将实现成倍增长。

    协作机器人运动

    这是Bak USA的新领域。他们一直把人放在第一位。现在他们正在推出一款机器人。事实证明,他们可以帮助播种。

    EWI运营的布法罗制造厂是由纽约州倡导建立的一家工程咨询机构。Bak USA利用他们帮助初创公司评估他们的开箱即用解决方案的生产流程。

    他们是否在箱子外面?

    Bak USA高级制造总监Matt Malloy表示,“没有任何事情是不能解决的。我们研究了从能拧螺丝的AMR(autonomous mobile Robot,自主移动机器人),到穿过建筑物的飞行无人机。”

    这是布法罗制造厂要引入协作机器人的想法。

    Malloy说,“我们研究了我们整个业务的方方面面,看看哪里能产生最大的影响?我们有一支很好的领导团队,非常喜欢说我们在这个行业是新的,我们想产生影响,我们想在这里工作的每个人都做得好,我们想让大家的工作令人兴奋、有趣和舒适,所以我们愿意去探索。这是一家公司的好处,它在技术和社交方面都非常强大。”

    Bak USA的社会使命是他们所做的一切背后。他们希望减轻技术人员的人机工程学挑战,同时提高生产效率,使他们能够继续为年轻人和员工制造高质量,价格合理的电子产品。

    Malloy解释道,“你可以想象一下,整天的工作都是跟电子产品上的微小螺丝打交道,试图用手指拿着它们放在螺丝刀的顶端,并放到合适的位置上,拧紧。这是整个流程中非常困难的一部分。”

    Kawasaki duAro双臂SCARA机器人可以轻松完成这道工序,经过几个月的测试后,该系统现已全面投入生产。

    生产过程还包括围绕机器人而坐的技术人员。每个技术人员在自己的工作站内从头到尾构建一个计算机设备。当设备准备好螺钉时,技术人员启动一个快速过程,将设备穿梭至机器人。机器人将螺钉插入并将其拧紧,然后将设备送回技术人员手上,以便在需要时进行额外组装。

    由于可能有五名技术人员在任何给定的时间向机器人提供设备,如果机器人忙于在一个设备中安装螺钉,另一个设备就在提示中等待轮到它。同时,技术人员可以建造下一个设备。

    双臂机器人的每个手臂都配备了摄像机以及力矩反馈电动螺丝刀。机器视觉用于确认螺钉在组件中的位置,并确定哪种尺寸的螺丝适合哪种设备。螺旋给料机向机器人传递螺丝。

    执行相同的操作,机器人肯定比人类快,但Moalloy说这不是考虑的关键因素,他表示,“更重要的是,机器人替代了设备组装过程中工作不想做的步骤。”

    Bak USA研究了多个协作机器人系统之后,最终选择了duAro机器人,主要在于它的精确性,小型化和内在安全性。

    Malloy认为,“duAro是一个很好的选择,这个双臂机器人真的非常好。可以一次处理两台设备,或以各种方式运行。控制系统、传感器和系统反馈非常好。并且,机械臂上都有柔软的物质包裹,即使你碰上它,也只是像撞到一个靠垫上而已。”

    以人为本,安全第一

    Kawasaki Robotics(USA)公司的产品和先进工程总监Samir Patel表示,duAro机器人符合ISO 10218和ANSI/RIA 15.06协作机器人安全标准。

    Patel解释说,“为了达到最高级别的安全性,Kawasaki有一个名为Cubic-S的硬件和软件包,用于监控每个手臂的工作空间和速度。”

    根据Patel说,低功率电机的功率不到80瓦,加上柔软的机身和速度,力量以及工作区域监控功能,使得duAro能够与人类进行安全协作。碰撞检测功能可在发生碰撞的瞬间立即停止机器人的运动。

    Bak USA最初担心安全问题,主要是因为该技术的新颖性。他们与外部公司合作帮助评估安全性并为其员工提供培训课程。Malloy表示,他们可能在安全方面过于注重。

    “现在,为了保证安全,我们在每个工作站前都安装了光幕。我们还在每个工具背后都配备有安全垫,所以即使它是一个协作机器人,人们也无法接近它。 我们有安全控制的双重接触点,所以没有人可以用他们的双手来装载或卸载设备。”

    如果有人或物体穿过光幕或触发安全垫,机器人立即停止。

    Malloy说,“布法罗制造厂已经能够以这样一种方式为我们开发系统,以便快速重置。根据我的经验,无论何时触发互锁或类似事情,将其恢复到运行状态始终是一个复杂的过程。在这里,他们已经考虑过安全和易于使用,并且易于排除故障。”

    易于使用是我们听到关于协作机器人的一个共同话题。对于很多人来说,“示教”已经取代了编程。

    易于示教

    Kawasaki为duAro提供了三种编程选择。其中示教功能,只需要抓住机器人的一只手臂并将其移动到所需的位置,然后在编程平板电脑上记录该位置。重复这些步骤设置每个点从而形成一个完整的路径。

    第二种方法是使用Android平板电脑,该平板电脑无线连接到duAro机器人控制器,以控制机器人的关节、基座或工具坐标点动。第三种方法是为高级用户编写复杂的应用程序。可以将笔记本电脑连接到duAro控制器,使用Kawasaki先进的基于文本的AS语言对机器人进行编程。

    体验了第一种方法的便捷之后,Malloy说他很难想象通过示教器来示教机器人,而这是大多数传统工业机器人的编程方法。

    duAro的另一个优势是可以让两只手臂独立完成不同的任务,或者协调一起完成一项任务。Kawasaki的Patel提供了电子制造业的一些常见案例。

    “在许多电子组装应用中,为了在装配前进行精确定位,必须固定母件。使用duAro,一只手臂可以将母体部件固定在特定位置,而另一只手臂可以完成组装,例如螺丝固定或胶合。“

    手臂还可以协调承载更大的负载,例如印刷电路板。通过机器人的同轴设计,两个臂共用一个共同的轴,即关节1,因此它们可以完全从机器人的前部旋转到后部。每只手臂可以处理2公斤的有效载荷。通过协调,他们可以承载4公斤。Bak USA根据其生产要求独立或根据需要以协调的方式使用双臂功能。

    人机协作

    Bak USA成功采用协作机器人是由于他们的员工早期就参与进去了。甚至在启动这个项目之前,他们就让技术人员参与其中。

    Malloy说,“我们与布法罗制造厂密切合作,我们让他们与我们的技术人员一起工作,了解我们的流程,以及哪些是有效的,我们确实提出了一些典型的问题,比如为什么要添加一个机器人,这对我的工作意味着什么?但是我们让整个过程中的每个人都处于流程中。”

    “我们曾多次让他们参与其中,即使它让人们用协作机器人拍照一样简单。当它到达这里时,大家很兴奋。第一天他们在使用它时,还会问,下一次是什么时候来的?当我们第一次看到这个东西在运行时,你甚至都无法想象工人们脸上的笑容,而那五个人都很兴奋,他们就是这样做的。”

    揭幕式确实成了全公司的庆典。

    项目非常成功,以致Bak USA又订购了两台duAro机器人。

    Malloy说:“第一天使用就超出了我们的预期。很快就打破了内部记录。我们现在正在调试我们的第二个和第三个系统。”

    在过去的12个月里,Bak USA的规模几乎翻了一番,增加了48个新的就业机会。这两个额外的机器人将增加使用该系统的技术人员的数量。

    “我们有更多的人在生产车间。现在我们有足够的人员来运行这三个系统,并且我们仍在招聘。”

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