2022 年机器人自动化的新方法

随着 2021 年的临近，瞬息万变的技术、消费者需求和竞争压力继续激发创意运营战略的实施。因此，生产车间正在部署更实惠但高度灵活的机器人，以有效应对供应链挑战、熟练劳动力短缺、前所未有的大流行病和普遍市场波动。考虑到这一点，以下是精明的制造商在规划 2022 年及以后的成功计划时可能需要考虑的一些趋势和创新。

小型商店采用

以最低的成本生产高质量产品的能力是在当今工业领域保持竞争力的必要条件。随着自动化成本的下降和易用性的提高，这继续促使越来越多的中小型制造商将机器人集成到他们的车间。现在被视为一种资产，机器人的可用性让潜在客户放心，他们可以满足准时交货和产品质量的期望。

易于使用的协作机器人 (cobots) 具有精确的手动指导教学快速部署或按需重新部署极具吸引力，填补了高混合、小批量生产的空白。可与人类一起工作或靠近人类工作的协作机器人是弧焊、等离子切割、机器管理、轻型装配和码垛的理想选择，正在解决一些问题，例如工人可用性、员工安全、运营效率和产品质量。
机器人，如内置安全额定功率和力限制 (PFL) 的六轴 HC10XP 协作机器人，可以轻松补充手动焊接或在工厂环境中卷起大型、重型工件。这不仅提供了小型操作所需的焊接能力，而且还最大限度地增加了狭窄环境中的占地面积。同样擅长节省宝贵的占地面积的还有更高负载的协作机器人，例如 20 公斤负载能力的 HC20XP。借助合适尺寸的立管，这款防护等级为 IP67 的协作式机器人能够在没有电梯的情况下装载或卸载 40 x 48 英寸托盘（最高 80 英寸），提供更大的多功能性以实现更好的投资回报。

“紧凑型工作单元，如 ArcWorld ^® Yaskawa Motoman 高级产品经理 Josh Leath 表示：“50 和 LC 系列也被用于在车间环境中扩大中小型零件焊接的生产。” “此类节省空间的焊接解决方案可用于单工作站或双工作站，可实现快速轻松的安装或搬迁，同时保持非常快速的投资回报。”

离线机器人编程

劳动力人口统计数据和市场驱动因素继续改变制造商处理机器人集成和编程的方式，以至于引发了一场易用性革命。直观的编程选项 - 包括离线编程 (OLP) - 是促进高正常运行时间的必要条件，特别是对于在从示教器逐点编写机器人程序时不能中断生产的操作。

使用机器人工作单元的 3D 表示，直观地显示机器人沿着编程路径移动，OLP 为经验丰富的和新手程序员提供设计、测试和调整机器人程序或工作的能力，基于 PC 的虚拟环境。 Yaskawa 的 MotoSim ^® 提供有用的功能，例如碰撞检测、3D PDF、传送带跟踪、凸轮路径等 是一种用户友好的、具有成本效益的软件，是编程和范围研究的理想选择。其他第三方选项提供了强大的功能，使任务专家能够轻松快速地对机器人进行编程。机器人大师 ^® , 章鱼 ^® 和 Delfoi 为各种应用程序提供全面的软件解决方案，包括机器人焊接系统的复杂编程。对于后者，与示教器编程相比，Delfoi 可以节省 90% 的编程时间，使其成为一种非常快速的方法，可以准确发送程序，即使是复杂的配置，例如多臂工作单元。

创新的编程方法

机器人编程领域充满了非传统的编程思想——其中许多思想有助于极其快速和轻松地实施机器人系统。

精确的手工指导教学
预计在未来六年内增长 40% ¹ ，易于使用的协作机器人正在帮助新的和高度相关的应用程序变为现实。精确的手工引导教学是这一趋势的一个关键方面，使其成为希望集成高度通用、用户友好的机器人系统的公司的理想解决方案。

或者，像 Wandelbots 这样的公司使用智能传感器技术它可以模拟操作员的动作，专业地允许用户用手写笔教机器人路径，而不是抓住手臂。对于特定应用程序，这种极其简单、低代码且经济高效的方法平均比传统编程快 20 倍。

直观的挂件应用程序
如今，直观、类似智能手机的示教器正变得司空见惯。伴随这种使用的是越来越多地使用示教器和扩展应用程序，以提供用户友好但功能强大的应用程序。

Yaskawa 直观的智能示教器 - 从根本上改变了机器人的编程方式 - 现在提供强大的功能快速生成作业以处理特定模式的零件。这种智能示教器扩展名为 Smart Pattern，它提供了一个图形界面，支持常见任务，例如机器装载或卸载、堆垛或卸垛以及装箱。

对于协作机器人焊接和传统机器人焊接，直观的示教器应用程序，例如 Yaskawa 的通用 Weldcom 接口 (UWI)，正在突破历史性的编程障碍。从存储焊接设置的区域差异到不同的保护气体使用，以及复杂电源技术的出现和新焊接方法的增长，UWI 对希望轻松控制任何焊接工艺或范围。这包括电压、电流强度和送丝速度。

低代码和无代码编程
像 UWI 这样的工具也赞扬了最近针对低代码和无代码编程的软件创新。用户现在可以利用灵活的开发平台和应用程序模块来编写应用程序或机器人系统，而无需编写一行代码。

其他公司，如 Path Robotics，开发了最先进的人工智能 (AI)、机器学习和计算机视觉系统，使工业机器人更加智能。 Path 最初专注于焊接应用，通过专有的视觉和感知系统消除了编程方程式，该系统可以识别零件在空间中的位置，然后实时调整机器人路径和焊接参数以适应变化。随着传感器和处理技术的不断改进，智能机器人装置的性能和采用也会不断改进。

跨平台机器人自动化
READY Robotics 开启了用户友好型自动化的新范式，为跨平台机器人自动化创建了企业级操作系统。这不仅使几乎任何人都可以对几乎任何机器人（包括 Yaskawa 机器人）进行编程，而且通过不需要特定编码专业知识的基于图形图标的编程，它比以往任何时候都更容易实现自动化。

机器人操作系统
完善新的一年值得关注的编程方法是机器人操作系统（ROS）的演变。在 Linux、Java 和 Microsoft Windows ^® 等操作系统上运行的不断增长的中间件集合 IoT Enterprise，ROS 是一个免费的开源存储库，包含最先进的算法、软件、功能、驱动程序等，由 ros.org 上的 Open Robotics 提供支持。

让 ROS 成为一个更进一步，ROS-Industrial ^® (ROS-I) 特别关注 ROS 可以为工业机器人提供的高级功能。被一些人视为将先进技术结合在一起的粘合剂，这种功能丰富的工具汇编正在帮助机器人制造商、组件供应商、系统集成商和最终用户改进无数复杂的应用程序，如 2D/3D 图像处理或力控制以实时驱动机器人路径与预编程路径。

看到需要更强大的能力来对传统工业机器人应用程序进行自适应功能修改，以完成高混合、小批量任务，Yaskawa 与ROS-Industrial Consortium (RIC) Americas 正在开发强大的通信驱动程序，为制造商和研究人员提供创建附加组件和集成感知传感器的选项。 Yaskawa 非常有利于及时和经济高效地使机器人与各种非结构化环境应用兼容，Yaskawa 提供了将这种技术用于他们的机器人的能力——因为所有最近几代的 Yaskawa 机器人都支持 ROS 并且可以进行修改为更高级的任务扩展功能。

优化机器视觉

如前所述，具有成本效益的视觉改进允许更广泛的应用。基于视觉的系统，例如 Veo Robotics 的 FreeMove ^® ，正在重塑产品的制造方式，使机器对人类反应更灵敏，最终形成使用最少防护措施的动态安全系统。 FreeMove 系统预测物体在其环境中所有可能的未来位置，动态计算保护间隔距离，然后根据工人安全的需要向机器人发出减速或停止信号。

这样的系统不仅提供允许人类工人参与生产方程式的选项，而且，采用该技术的机器人系统可以帮助制造商更好地适应大规模定制、缩短生产周期和提高质量要求，从长远来看更具成本效益。视觉不仅仅是寻找零件或检查它们，而是在使用机器人技术时帮助完善增材制造或焊接路径规划等流程。

“机器人视觉也被应用于越来越多的检查任务”，Yaskawa Motoman 的产品经理 Chris Caldwell 说。 “机器人检测通常比人类更快、更可靠，对于希望提高产品质量和产品产量的制造商而言，它变得极其重要。”为了减少废料、最大限度地提高优质零件并优化整体设备效率，包括协作机器人在内的灵活机器人模型被集成到工作单元中，以确保表面质量、焊接完整性或零件几何形状。提供人类和坐标测量机 (CMM) 无法提供的能力和一致性，结合使用机器人和智能外围设备，如高级视觉系统、强大的电源、直观的声音分析、焊接检测系统等，可以提供丰富的数据，使知情生产决策。

综合资产管理

连接设备提供的大量数据最好使用边缘服务器解决方案捕获，例如使用领先的 OPC-UA 或其他数据收集接口的 Yaskawa Cockpit™。诸如此类的资产管理系统可以为希望获得竞争优势的制造商提供全面的见解。以焊接质量为例。无论是用于内部零件还是用于检查从供应链的另一部分引入的零件的质量，将机器人与这种类型的多数据源连接结合使用都可以产生积极的影响。

这带来了持续的供应链问题，这仍然是制造商的首要问题。促进工人安全并提供远程监控和管理连接的工厂设备的能力，资产管理解决方案越来越受欢迎。启用集成、智能和创新的数据分析方法，此类工具可帮助决策者实时查看当前和历史生产量，以及任何连接设备（包括机器人）的运行状态。这不仅有助于制造商做出有关维护设备性能的明智决策，而且还提供了从几乎任何地方高效执行运营目标的能力。

科技驱动产业未来

展望 2022 年，技术进步将继续推动市场需求和随后的机器人创新，而对零部件和包装消费品的要求将继续保持不断缩小的公差。由于误差范围似乎已进入纳米级，机器人的可重复性将导致额外的自动化，尤其是在电子、电动汽车、医疗设备等方面。总体而言，执行采用新技术（包括机器人自动化）的运营战略的制造商很可能能够快速适应市场压力以取得持续成功。

^{1 协作机器人市场规模、份额和 Covid-19 影响分析，《财富》商业洞察，2020 年}