人机协作趋势下的夹具智能化

作者:德国雄克技术总监Dr. Markus Klaiber, Dipl.-Ing. (TH) 点击数:350 发布时间:2017-08-10
生产线或装配线只有在特定条件下才能经济地实现完全自动化,而根据实际应用的不同,另一种情况,即人力对于生产过程不可或缺时,会在人机之间比较明显地分隔并划分出各个生产的子过程。这时,自主机器人,即在员工直接工作的环境中使用的机器人,可处理那些不符合人体工学或非常单调的任务。
人机协作趋势下的夹具智能化

德国雄克技术总监Dr. Markus Klaiber, Dipl.-Ing. (TH)

生产线或装配线只有在特定条件下才能经济地实现完全自动化,而根据实际应用的不同,另一种情况,即人力对于生产过程不可或缺时,会在人机之间比较明显地分隔并划分出各个生产的子过程。这时,自主机器人,即在员工直接工作的环境中使用的机器人,可处理那些不符合人体工学或非常单调的任务。例如智能升降与定位辅助技术,可以减少人类体力消耗并确保过程链的高效率。与完全自动化相比,对人员与机器人的空间要求会随着人机协作而降低,同时生产过程的灵活性也会大幅提高。据雄克的专家预测,机器人辅助系统的数量,尤其是在装配领域应用的机器人辅助系统的数量,会因此在未来大大增加。

雄克Co-act机械手JL1中内置传感器系统使机械手的接纳性提升到了新的高度。它们可识别人的碰触并给予相应的响应:停止、躲避障碍、减速

当机器人与人开始进行团队合作时,机器人末端夹具——机械手,在其中扮演着重要的角色。它们必须保证在与人接触的环境中,在不意外碰触、不造成人员伤害的条件下完成精准搬运。雄克的协作机械手Co-act系列可以完美胜任。Co-act系列机械手中的JL1是功能最齐全面的:机械手中集成了复杂的传感器系统和人工分散智能,能够收集被抓取物体及周围环境的信息,通过处理,做出最适合的响应动作。

目前有很多夹具能够灵活处理常规应用,而一种产品能够适应每种条件和每项应用则是完全不同的概念。对于人/机器人协作来说这个前提非常重要。因此,雄克为其协作机械手Co-act系列,尤其是旗舰产品JL1提出了很高的要求,并将其作为未来协作机械手的标准。

“根据规定,当工作中与机器人有接触时,操作员不应受到伤害,”雄克的技术总监Markus Klaiber博士解释说。“然而,从人机协作在各行业应用日益广泛的趋势下,这种安全程度远远不够。”例如,汽车厂商为客户提供的不仅仅只是到达目的地,且过程中不受伤的产品。“今天如果你想卖出去一台车,必须为消费者提供各种额外的甚至是智能的体验,而不只是将乘客从A点移到B点的基本功能。”雄克的机械手产品也是如此,“我们对智能机械手的研发并不限于符合安全的规定,例如通过DGUV(德国法定意外保险机构)的安全认证,我们是想为系统设计人员和操作人员提供一系列的功能,能够最大限度地提高有效性、实用性以及最重要的——操作中的协作性。”Klaiber强调,雄克的协作机械手Co-act JL1是向未来抓取技术发展迈出的一大步。

符合RAMI 4.0

雄克协作机械手Co-act JL1 是面向工业4.0开发的全球首款智能人机协作用抓取模块,采用符合RAMI 4.0的分散式控制结构,可以帮助人与机器人实现直接互动。目前市场上其他的HRC机械手已经可以做到将事故风险降至最低,或者至少都配备了防护盖,但雄克Co-act JL1的能力不限于此:通过机械手集成的人工分散式智能和综合传感器系统,能够永久地收集物体及周围环境的信息并进行处理,以自主判断和做出合理响应。创新的运动学结构设计使其能够完成平动和张角两种动作,可抓取的工件种类更多、可执行动作更灵活。手指中集成有触觉传感器,用于监测和可靠抓取,并能够根据抓取参数自主调节。通过专门开发的抓取策略,这款灵敏型机械手在实际使用时能够判断接触的是人手还是工件,并实时调整抓取行为。

直观操作

像智能手机一样,机械手将各种系统功能组合在一起,变成了一个智能系统,可以让用户直观操作。它包括了5个微型控制器、1个完整的微型PC系统,含操作系统和智能软件;多条总线,一个Ethernet和一个OPC-UA接口用于和系统控制单元通信,或者连接其他组件以及云方案;2个相机系统对被抓取工件进行三维空间检测;集成在手指和外壳中的电容式传感器实现机器人手臂末端周围环境的控制;手指中的触觉传感器控制实际抓取动作;法兰上的力矩传感器进行碰撞识别和插入操作;触屏和LED板与操作员实现互动,两个手指组合了旋转和平移两种运动方式,可适应不同的抓取操作。