在世界500強企業(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，優(yōu)傲機器人（Universal Robots）扮演著至關(guān)重要的角色：輕巧的機器人通過定位、測量以及擰緊車座螺絲等作業(yè)組裝汽車座椅，實現(xiàn)了更短的生產(chǎn)吞吐周期，并提高了工藝可靠性。

“及時”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。不僅隨時要為交貨做好準備，同時又要滿足嚴格的質(zhì)量要求。一個可靠的生產(chǎn)過程是保障生產(chǎn)安全、避免錯誤發(fā)生的必要條件。

李爾公司是一家專供座椅系統(tǒng)與車載電子器件的國際汽車零部件供應(yīng)商。在該公司位于德國貝西希海姆的生產(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”裝配。這項工作的關(guān)鍵在于快速靈活操作，并同時確保產(chǎn)品的高質(zhì)量。但由于車間工人對于機器人技術(shù)的了解少之又少，所以理想的自動化技術(shù)必須要具備低維護需求、易于操作和編程等特點。

李爾公司面臨的一個嚴峻挑戰(zhàn)是生產(chǎn)廠房內(nèi)的空間有限，生產(chǎn)流程中的每個環(huán)節(jié)都需要在這個空間內(nèi)的一條傳送帶上一個接一個地完成。因此，李爾公司需要一個小型、便于移動的機器人，以實現(xiàn)人機協(xié)同工作。

與機器人同事并肩工作

Faude Automatisierungstechnik作為系統(tǒng)集成商能夠為李爾公司提供一個滿足全部要求的解決方案：那就是來自丹麥機器人生產(chǎn)商優(yōu)傲機器人的六軸輕型機器人UR5。該機器人小巧輕便，僅重18kg，可觸距離85cm、負重5kg。對李爾公司而言，這種機器人一個主要的優(yōu)勢在于它直觀的用戶界面；編程可通過操控觸摸板上的箭頭按鍵來指示機器人移動方向，或者直接控制機器人手臂來展示如何執(zhí)行某個動作。李爾公司僅需一天訓(xùn)練就能使全體員工熟悉這些機器人。與那些需要占用整個房間又笨重的自動化機器人技術(shù)不同，這些UR機器人可以無需任何安全防護措施，直接進行人機協(xié)作：一旦員工與機器人接觸時產(chǎn)生了大于150牛頓的力，機器人手臂就會自動停止運行。優(yōu)傲機器人的安全性已經(jīng)取得了歐洲ISO體系驗證，符合合作型機器人的標準。除此之外，為了避免任何安全隱患，F(xiàn)aude也詳細檢查了項目中每個應(yīng)用環(huán)節(jié)，確保生產(chǎn)的萬無一失。

圖1 測量轉(zhuǎn)矩：UR5機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)矩測量和旋緊8500個螺絲

加強質(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機器人進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，這些機器人將進行三班制的工作，完成近8500次螺絲安裝任務(wù)（圖1）。UR5機器人被安置在那些已經(jīng)手工擰緊過的座椅的傳送帶上。這些傳送帶都配備了包含了獨立識別數(shù)據(jù)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)調(diào)器，一旦座椅被傳送到機器人前方，轉(zhuǎn)調(diào)器就會進行識別，機器人將自動開始按照預(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。這個過程由安裝在機器人上面的電動螺絲刀完成。

由于這些座椅的位置可能會因為之前手工階段的操作略有偏差，機器人還必須能夠監(jiān)測到螺絲位置以外50×50mm網(wǎng)格的范圍（圖2）。除了UR5機器人外，F(xiàn)aude開發(fā)的Flexvision圖像處理系統(tǒng)在整個裝配過程中也起了不小作用。運用帶攝像頭的2D測量系統(tǒng)，機器人能夠被精準定位，從而完美地進行旋鈕的動作。UR5機器人六軸聯(lián)動的設(shè)計使得其具有出色的移動性，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)置達到最佳，F(xiàn)aude和李爾公司共同進行了關(guān)于機器人的接口以及光影響的測試。

由于擰緊螺絲的過程由數(shù)碼操控，機器人能夠通過其圖像處理系統(tǒng)即刻發(fā)現(xiàn)錯誤。這種自動化處理技術(shù)可以提高生產(chǎn)過程的可靠性。例如，如果座椅上的螺絲缺失了，機器人會單獨挑出來這個產(chǎn)品，并以報錯的通知方式發(fā)出警告信號。李爾公司的員工會在返修工作站手動完成螺絲的添加。機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，對生產(chǎn)的質(zhì)量保證以及錯誤排查起到了至關(guān)重要的作用。

低成本、可擴張的投資

這套系統(tǒng)方案（包括機器人）的采購成本約為5萬歐元，僅在幾個月后就收回了成本并獲得了投資回報。不同于昂貴的傳感器技術(shù)，UR5機器人手臂利用一項專利技術(shù)來測量接合處的電流，從而確定力度與移動軌跡。這項創(chuàng)新技術(shù)使機器人能夠降低其他自動化方案的價格。

由于UR5機器人高效節(jié)能的操作模式，即使是持續(xù)運營的成本也是可控的。這家汽車器件供應(yīng)商目前正在考核一個全自動的座椅旋鈕生產(chǎn)模式是否可以應(yīng)用于整個歐洲的工廠生產(chǎn)中。其他應(yīng)用可能性，例如，接縫、焊接和縫紉等生產(chǎn)工序也在計劃研究中。

圖2 一個理想的工具：每輛車座配有一個轉(zhuǎn)調(diào)器，轉(zhuǎn)調(diào)器內(nèi)包含個體標識數(shù)據(jù)。當車座到達機器人底部，機器人就能通過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因為之前手工階段的操作略有偏差，機器人還必須能夠監(jiān)測到螺絲位置以外50×50mm網(wǎng)格的范圍

彌補亞洲“自動化差距”

隨著亞洲國家勞動成本的上升，未來機器人的使用將不再局限于歐洲國家，然而更為重要的是機器人是否能夠幫助亞洲企業(yè)有效提高生產(chǎn)力與生產(chǎn)標準。UR機器人已經(jīng)在彌補“自動化差距”領(lǐng)域獲得顯著成效，完成了將半成品傳輸?shù)较乱粭l自動化生產(chǎn)線和將零件送至深加工的挑戰(zhàn)。在這些應(yīng)用中，優(yōu)傲機器人只需簡單編程便可投入使用，大大縮短了工人的工作時間，使其可以完成更加有挑戰(zhàn)性的工作。UR機器人在亞洲地區(qū)的應(yīng)用包括：數(shù)控送料機和注模機維修保養(yǎng)。

30分鐘實現(xiàn)機器人編程

憑借其獨特的圖形用戶界面（GUI），UR機器人可以在半小時之內(nèi)完成設(shè)定和編程。使用者不需要熟練的編程技巧即可完成操作。若想讓機器人展示你所希望它完成的動作，可以通過在顯示屏上拖放標準路線到“腳本”中或者直接抓著機器人手臂來實現(xiàn)。

優(yōu)傲機器人公司研發(fā)出來的圖形用戶界面（GUI）叫做Polyscope，它是基于Linux OS平臺運作的程序，可以為特定的任務(wù)和工具進行輕松的定制化服務(wù)。這套Polyscope編程開發(fā)裝置需要配有機器人進行工作。

UR機器人也配有數(shù)字和模擬輸入和輸出I/O口以及以太網(wǎng)接口，通過I/O插口或以太網(wǎng)插口與外部設(shè)備和其他控制系統(tǒng)如PLC和SCADA系統(tǒng)進行通信。機器人和控制器除了能夠控制傳感器、視象系統(tǒng)、傳送器的激活和其他外部設(shè)備之外，還能控制很微小的單元。

優(yōu)傲機器人大家庭

經(jīng)過多年對機器人的潛心研究，優(yōu)傲機器人研發(fā)出了UR5與UR10機器人。最先研發(fā)出的UR10最高載重達10kg，而UR5則被國際機器人聯(lián)盟——IEEE機器人和自動化國際會議評選為“全球最具創(chuàng)意的機器人”。