高混合/小批量制造商是协作机器人的最佳选择
由 NIST 的 Andrew Peterson 撰写。
协作机器人对制造商越来越有吸引力，他们需要灵活的解决方案来满足其不断增长的产品组合，但可能没有证明对自动化系统进行更大投资所需的工作规模或资本资源。
这些协作机器人通常被称为“协作机器人”，可以通过最少的编程来执行任务，并适应零件位置和尺寸的变化。人类与协作机器人并肩工作，以减少对定制夹具的需求，这会使高混合、低容量 (HMLV) 工作效率低下。协作机器人还可以前往车间的工作地点。
Purdue Manufacturing Extension Partnership 已经确定了从采用协作机器人中获益良多的制造商。投资协作机器人可能最有意义：
- 拥有 50 到 500 名员工且拥有家庭产品组合的制造商
- 希望获得快速资本投资回报期（例如 6 个月）的所有者
- 无法填补轮班，但可以将员工重新部署到更有价值的职位的经理
- 从事重复性或危险性工作的操作员
部分归功于美国国家标准与技术研究院 (NIST) 工程实验室 (EL) 的制造机器人测量科学计划所做的工作，协作机器人现在更小、更轻、更容易为中小型制造商 (SMM) ) 进行集成并提高工作单元内的互操作性。
将协作机器人视为车间操作员的远程助手
根据麻省理工学院的研究，人机协作的工作效率比单独工作的人或机器人高 85%。协作机器人的工作方式很像工作人员的助手。
纯机器人技术需要大量的编程和传感器来解释许多可能的变量。例如，一个人将零件带到机器人那里进行组装或焊接比训练机器人到设施中的其他地方（涉及所有安全和环境因素）收集材料并执行任务要划算得多。工作。
另一方面，协作机器人可以与许多机器和应用程序的软件一起使用，这意味着它们可以快速重新部署以增加操作的灵活性。它们也很轻巧但很可靠。许多协作机器人都提供足够的运行时间保证，可以连续运行数年。
三种最常见的协作机器人类型是：
- Fixed-base – 通常是使用零件和工具进行重复性工作的单臂。
- 移动设备 – 尤其适用于取放任务和快速转换。
- 可穿戴—— 例如外骨骼，可让用户充分利用人类的优势以及机器的力量和耐力。
可以对协作机器人进行编程以执行多种应用
HMLV 工作的任务差异很大，这给生产力和整体设备效率带来了挑战。但 HMLV 工作通常仍然包括单调的例行程序，可能会导致错误和重复动作，从而对工人造成压力和伤害。
在 HMLV 商店中使用协作机器人的众多应用包括：
- 机器管理 – 这是协作机器人最常见的用途，取代了拾取和放置零件或工具的重复性任务。
- 自适应汇编 – 协作机器人的灵活性使其能够驱动螺钉、拧紧螺栓、咬合部件、涂抹粘合剂等。
- 检查零件和产品 - 机器人不会出现限制人工检查的精神疲劳，而且配备多个高分辨率摄像头和/或传感器后，机器人可以更快地完成这项任务。
- 焊接 – 协作机器人的灵活性显而易见，因为它们越来越普遍地用于点焊和电弧焊。认证焊工严重短缺；预计这种使用会继续增加。
- 包装和运输 – 任务从应用收缩包装到装箱部件和装载托盘不等。协作机器人非常适合执行繁重的任务。
协作机器人的多功能性是 HMLV 工作最吸引人的好处之一。这就像拥有一个可以掌握许多不同的、通常没有吸引力的任务的员工。
实现协作机器人时的挑战
NIST 实验室继续致力于协作机器人的一致性，以便可以以可重复且有意义的方式测量、评估和比较看似相同规格的系统。
NIST EL 智能系统部门的组长 Elena Messina 就增加使用协作机器人的挑战提供了以下见解：
- SMM 可能了解机器人技术的趋势和潜在好处，但他们往往在不确定是否成功的情况下不愿投资。
- 即使使用商用技术，制造商也可能需要自行决定协作机器人是否真的能按预期运行。 SMM 可能缺乏专门的程序员，并且编程复杂性因协作机器人 OEM 而异。
- 必须有一个明确定义的结果才能实现正确的整合和实施。否则，集成的持续费用可能会超出预期。
协作机器人也有局限性，包括：
- 它们的运行速度通常比标准自动化慢。
- 许多协作机器人的有效载荷能力和范围有限，但有一些型号可以解决这些问题。
- 用于某些危险应用的协作机器人可能需要额外的安全基础设施，例如笼子或区域扫描仪。
IMEC 可以帮助您从协作机器人中受益
制造商可以从协作机器人提供的传统机器人价值主张中受益——执行重复性任务，让人类工人腾出时间去做更复杂的工作。此外，与自动化系统相比，协作机器人可以节省大量成本，并使制造商为未来的创新做好准备。
协作机器人技术对于 SMM 来说可能是一个令人生畏的前沿领域，尤其是对于那些早期在自动化和数字技术方面的努力并不顺利的人。 IMEC 可以指导您完成协作机器人的实施过程，并帮助您做出明智的投资决策。
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