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在世界500強企業之一、汽車零部件供應商李爾公司（Lear Corporation）的需求主導型生產中，優傲機器人（Universal Robots）扮演著至關重要的角色：輕巧的機器人通過定位、測量以及擰緊車座螺絲等作業組裝汽車座椅，實現了更短的生產吞吐周期，并提高了工藝可靠性。

“及時”裝配是一種已在供應商業內成熟建立的生產模式，可以幫助顧客節省大量成本。然而，這種裝配方式要求供應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量要求。一個可靠的生產過程是保障生產安全、避免錯誤發生的必要條件。

李爾公司是一家專供座椅系統與車載電子器件的國際汽車零部件供應商。在該公司位于德國貝西希海姆的生產車間中，車座的生產曾需要工人倒班輪流工作、從而完成“及時”裝配。這項工作的關鍵在于快速靈活操作，并同時確保產品的高質量。但由于車間工人對于機器人技術的了解少之又少，所以理想的自動化技術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是生產廠房內的空間有限，生產流程中的每個環節都需要在這個空間內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，以實現人機協同工作。

與機器人同事并肩工作

Faude Automatisierungstechnik作為系統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商優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行某個動作。李爾公司僅需一天訓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，直接進行人機協作：一旦員工與機器人接觸時產生了大于150牛頓的力，機器人手臂就會自動停止運行。優傲機器人的安全性已經取得了歐洲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，Faude也詳細檢查了項目中每個應用環節，確保生產的萬無一失。

圖1 測量轉矩：UR5機器人每天能夠按照預先設定好的旋角，以35牛頓的轉矩測量和旋緊8500個螺絲

加強質量保障

自2011年1月起，李爾公司的貝西希海姆生產廠就開始使用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（圖1）。UR5機器人被安置在那些已經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據系統的轉調器，一旦座椅被傳送到機器人前方，轉調器就會進行識別，機器人將自動開始按照預先設定好的旋角，并以35牛頓的轉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測到螺絲位置以外50×50mm網格的范圍（圖2）。除了UR5機器人外，Faude開發的Flexvision圖像處理系統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，機器人能夠被精準定位，從而完美地進行旋鈕的動作。UR5機器人六軸聯動的設計使得其具有出色的移動性，可以快速預判旋轉所需要的正確角度。在正式投產前，為了使攝像頭的設置達到最佳，Faude和李爾公司共同進行了關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碼操控，機器人能夠通過其圖像處理系統即刻發現錯誤。這種自動化處理技術可以提高生產過程的可靠性。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品，并以報錯的通知方式發出警告信號。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控一大批座椅螺絲，對生產的質量保證以及錯誤排查起到了至關重要的作用。

低成本、可擴張的投資

這套系統方案（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，UR5機器人手臂利用一項專利技術來測量接合處的電流，從而確定力度與移動軌跡。這項創新技術使機器人能夠降低其他自動化方案的價格。

由于UR5機器人高效節能的操作模式，即使是持續運營的成本也是可控的。這家汽車器件供應商目前正在考核一個全自動的座椅旋鈕生產模式是否可以應用于整個歐洲的工廠生產中。其他應用可能性，例如，接縫、焊接和縫紉等生產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調器，轉調器內包含個體標識數據。當車座到達機器人底部，機器人就能通過Flexvision圖像處理系統讀出轉調 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測到螺絲位置以外50×50mm網格的范圍

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有效提高生產力與生產標準。UR機器人已經在彌補“自動化差距”領域獲得顯著成效，完成了將半成品傳輸到下一條自動化生產線和將零件送至深加工的挑戰。在這些應用中，優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性的工作。UR機器人在亞洲地區的應用包括：數控送料機和注模機維修保養。

30分鐘實現機器人編程

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完成設定和編程。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。

優傲機器人公司研發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，可以為特定的任務和工具進行輕松的定制化服務。這套Polyscope編程開發裝置需要配有機器人進行工作。

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

優傲機器人大家庭

經過多年對機器人的潛心研究，優傲機器人研發出了UR5與UR10機器人。最先研發出的UR10最高載重達10kg，而UR5則被國際機器人聯盟——IEEE機器人和自動化國際會議評選為“全球最具創意的機器人”。