让机器人更智能、更安全

大流行使人们关注制造业的一个可悲事实：人类会生病

COVID-19 给制造商上了宝贵的一课：当人类生病时，机床和设备就会闲置。诚然，他们已经知道这一点，就像他们知道员工会午休和休假，因为他们的车无法启动而迟到，然后去街对面的商店工作，每小时多花 50 美分。由于这些原因，店主和经理长期以来一直面临着自动化的压力；现在，面对全球大流行，他们疯狂地这样做。

威斯康星州沃克夏市工业自动化供应商 Acieta LLC 的销售和营销副总裁 Mark Sumner 表示：“美国多年来一直在与熟练劳动力短缺作斗争，但最近对人工操作员的依赖变得尤其具有挑战性。”我们接到制造商的电话说，‘我一直在考虑自动化。告诉我它可能如何提高我们的底线。”然而，自从 COVID-19 以来，这变成了，“我们需要机器人。我们如何开始？’”

新规范

他说，这种转变有很多原因。考虑一下在一个对病毒传播感到紧张的世界中的机械车间和制造房屋。在这些环境中，机床通常彼此相距足够远，因此社交距离不会成为问题。但是在午餐时间，当工人聚集在一起分享他们周末在湖边的故事，或者抱怨他们最喜欢的运动队的表现时会发生什么？

强制佩戴口罩会对员工士气产生什么影响，更不用说有机玻璃屏障、门口的温度检查以及提醒人们保持六英尺距离的标志了吗？当同事检测呈阳性时，不可避免地会发生关机怎么办？运气好的话，这一切都将是暂时的。也许免疫学家会很快开发出疫苗，到明年这个时候，我们可以将 2020 年视为异常情况。但是，如果疫苗永远不会出现怎么办？那么下一次大流行呢？诸如此类的问题让制造商犹豫不决，其中许多人说：“够了。让我们尽可能实现自动化。”

好消息？现在这样做比以往任何时候都容易。 Sumner 指出，社交距离意味着在同事之间将有更多的机器人定位空间，而 Acieta 的运营副总裁 Steve Alexander 补充说，视觉系统和其他先进功能正在对机器人成本和灵活性产生积极影响。

“越来越多的客户使用摄像头来定位随机放置的零件，无论是在托盘上、货架上还是在传送带上，”他说。 “机器人可以确定其方向，然后拾取零件，并确定是否存在特征——例如钻孔或条形码——然后做出相应的决定。这减少了对固定装置的需求及其相关费用，同时也使机器人更易于部署。”

用相机看清楚

Acieta 最受欢迎的视觉系统是 FANUC 的 iRVision，Alexander 解释说它是任何 FANUC 机器人的一个选项。然而，他很快指出，第三方和 OEM 相机几乎适用于任何品牌的机器人，无论其年龄大小。确定如何使用相机的问题通常是视觉方程式中更困难的部分。

“肯定涉及到一些工程，”他说。 “你需要建立正确的物理布局、视野、适当的照明等等。然后在软件方面，您需要教机器人，将相机看到的内容以及这些图像与手头任务的关系联系起来。这可不是装上相机那么简单。”

知道这一切的人是 Dave Bruce，他是密歇根州罗切斯特希尔斯 FANUC America Corp. 的工程经理和机器人视觉专家。他和同事 Greg Buell（FANUC 材料处理部门的协作机器人专家和高级工程师）一致认为视觉系统是变得更受欢迎和更强大，但警告说它们的使用需要一些额外的功课。

“近年来，愿景取得了长足的进步，”布鲁斯说。 “我们在过去的三代控制器中都提供了它，在最后两代控制器中，我们大力推进了 3D 视觉 (3DV)，它使用非常快速的基于点云的相机来绘制机器人周围。我们预计，未来几年，工业机器人和协作机器人的使用将大大增加。”

另一项技术是力感应，一种使机器人更安全、更有能力的能力。例如，FANUC 的 Force Control 经常与公司的视觉产品结合使用，以执行去毛刺和装配操作；在智能软件的支持下，这些任务变得更加容易。 “我们还有另一种产品，称为智能去毛刺，”Buell 说。 “它允许用户上传零件的 CAD 图纸，软件将生成最佳运动路径来去毛刺。正是这种级别的人工智能可以帮助制造商在自动化投资中实现最快的投资回报率。”

实时决策

除非您是那些担心未来机器人接管人类的人之一，否则确定性人工智能 (AI) 可能是自动化行业中最令人兴奋的部分。这是因为配备 AI 的机器人不仅能力更强，而且操作成本也低得多。

总部位于波士顿的 Realtime Robotics Inc. 的首席商务官 Jason Barton 表示：“机器人 40% 的持续成本都来自其编程。人工智能可以将成本降低多达 70%。 Realtime Robotics 通过自动化机器人编程过程来确定从 A 点到 B 点的最有效方式，然后相应地生成程序来实现这一点。”更重要的是，该系统可以在某些条件出现时动态修改该程序，该技术与自动驾驶汽车在城镇中导航所使用的技术没有什么不同。

“在我们的汽车和手机中安装 GPS 之前，司机会打印出前往陌生地点的详细路线，”巴顿说。 “但如果道路封闭或交通拥堵，你就会遇到麻烦，因为你没有任何办法在飞行中改变你的路线。这就是当今机器人的传统编程方式。您必须为任何给定机器人所需的每个动作编写每个单独的航路点，如果您有多个机器人一起工作，您必须对每个机器人进行编程以和谐地协同工作。这是一项艰巨、耗时的任务，我们能够消除。”

意识到周围环境的自编程机器人可能会改变游戏规则，以至于 Realtime Robotics 已经与许多机器人制造商合作，其中包括伊利诺伊州弗农希尔斯的三菱电机自动化公司。三菱机器人产品经理 Adam Welch 指出，诸如此类的复杂 3D 视觉系统有助于确保单元或工作区域内的所有机器人高效运行，并在空间上了解它们当前的位置以及它们计划的位置未来。

风险评估和能力

“我们将这项技术用于各种高密度机器人应用，包括汽车和食品饮料行业，”韦尔奇说。 “由于系统直观地了解每个机器人的角色和职责，它能够创建一个层次结构，说明一号机器人优先于二号机器人，依此类推。它甚至可以非常高效地管理非常严格的制造流程，而无需高级编程。”

当然，这并不意味着传统的编程系统和安全设备很快就会消失。三菱电机自动化的业务发展经理 Ben Sagan 建议，其 MELFA SafePlus 解决方案通过与各种安全设备接口来补充公司的工业机器人产品线。其中包括区域扫描仪、光幕和安全垫，所有这些都可以根据这些附件的反馈降低机器人速度或限制其运动。

对于那些想，“太好了，让我们摆脱那些又大又丑的笼子，用这样的系统代替它们”的人来说，不要那么快。与整个行业的同行一样，两位专家都表示，客户应在部署任何机器人之前进行风险评估。 “即使是协作机器人也是如此，”他补充说，并指出三菱电机自动化将在今年秋天的某个时候发布其第一款协作机器人——MELFA ASSISTA。 “制造商分析任何机器人应用至关重要，因为它与单元布局、机床、传送带和任何其他材料处理设备以及将有多少人机交互相关，”Sagan 说。

大流行加速了更多的自动化

Joe Campbell 完全赞同更多协作机器人的概念。密歇根州安阿伯市优傲机器人美国公司战略营销和应用开发高级经理表示，制造商需要尽快采用机器人技术——无论是协作还是其他方式。 “即使在大流行之前，情况就很清楚了，”他说。 “至少有 500,000 个制造业职位空缺。每天有超过 10,000 名婴儿潮一代退休，27% 的制造业劳动力年龄在 55 岁或以上。最后一个支持更多自动化的论点是什么？千禧一代和其他年轻人进入该行业的意愿创历史新低。”

坎贝尔指出，仅这种情况就一直是自动化的稳定驱动力。现在把全球流行病混在一起。结果，各种规模的商店都开始购买协作机器人和机器人，将它们与与社会保持距离的劳动力分散在一起，以努力恢复到大流行前的水平。随之而来的愿望是尽可能地重新安置，用更智能、更有能力的机器人来平衡低成本的竞争环境。

其中一个例子是优傲机器人公司的 ActiNav，这是一种去年四月推出的自动垃圾箱拣选系统。与在电子商务仓库和履行中心中发现的基本上是“拾取”解决方案的垃圾箱拣选机不同，ActiNav 是 Universal Robots 所说的“拣选和放置”。据说它对于 CNC 机器维护来说足够准确，并且足够聪明，可以从非常深的垃圾箱中挑选随机放置的物体。这种能力很大程度上归功于该公司的另一个首创，即由 Photoneo Inc., Erlanger, Ky. 提供的高分辨率视觉系统，以及 Universal Robots 内部开发的软件。

“这就是 ActiNav 背后的真正魔力，”坎贝尔说。 “使用传统的垃圾箱拣选，您必须对所有不同的场景进行编程，这在装满小金属零件的垃圾箱中几乎是不可能做到的。使用 ActiNav，您可以向它展示零件、箱子以及您希望零件去哪里，剩下的由软件完成。这很简单，您可以在两到四个小时内从头开始设置一个新部件，否则可能需要几个月的时间。”

安全移动

根据坎贝尔的说法，COVID-19 终于向所有人展示了当您允许您的制造转移到其他地方时会发生什么。 “只需要一场大流行或类似的破坏，你就会被关闭，”他说。 “正因为如此，世界各地的公司都希望将工作带回内部，他们想现在就这样做。然而，由于劳动力短缺，有效地做到这一点的唯一方法是灵活的自动化，易于部署、易于编程和操作，并且在适当的安全协议下，可以与人类工人一起使用。协作机器人在各个方面都能满足这些需求。”

密歇根州奥本山的 ABB 机器人美国公司副总裁兼总经理 Joe Chudy 也听到了业界要求提高自动化程度的呼声，尽管他提出的解决方案有些不同。 “我们的客户告诉我们，加快采用机器人技术和自动化的需求至关重要，既要保护员工的健康，又要增强业务连续性，”他说。 “现在大多数人都希望改变全球化和本地化的平衡，使生产离本土更近，即所谓的近岸外包，同时提高生产灵活性并增强供应链弹性。”

满足这一需求需要直观的工具来帮助用户做出更好的决策。其中之一是该公司的 SafeMove 软件套件，Chudy 说，假设适当的安全传感器、激光扫描仪和光栅就位，它允许操作员在有限的空间内与机器人协作，几乎没有外壳。它可用于整个 ABB 工业机器人系列，通过可配置的电子运动检测和预防措施“让每个机器人都成为协作机器人”，当有人靠近时限制机器人的速度、运动和位置。

他还指出了对仿真和离线编程软件的需求，公司的 RobotStudio 就是其中之一。其中第一个允许用户在虚拟 3D 环境中创建、模拟和测试完整的机器人安装，而不会干扰实际的生产线。 “这意味着可以更快地安装新产品线，并在调试过程中毫无意外地加速到全速。考虑到当今的大规模定制和更短的产品生命周期，这对制造商来说是一项关键能力，”他说。 “与 CAM 软件和 CNC 机床一样，离线机器人编程消除了手动编程方法所发生的停机时间和工厂车间中断。”