机器人协作者：全球化与人才短缺时代的生产线精益化

高市场动态、全球化加剧竞争、人口结构变化和熟练工日益短缺，给德国生产企业带来重大障碍。这些变化尤其影响作为价值链最后一环的装配工艺。

应对这一变化的途径之一是采用所谓人机协作（HRC）。然而，HRC 系统因规划复杂性，仍与高昂的资金和人力成本关联。各行业企业急需简单灵活的方法，在多样应用边界条件（产品复杂度、变异、数量等）下建立和引入协作装配工位。

SafeMate 研究项目

在德国联邦教育研究部（BMBF）“面向明天的生产、服务与工作创新”计划资助的 SafeMate 研究项目中，开发了协作装配工作场所引入和设计的策略与概念。重点是安全且被接受、员工认可高收益的工作场所。除 Lenze、Lufthansa Sky Chefs、Miele 和 Sennheiser 等知名德国企业，德特莫尔德的 Weidmüller 公司也参与此研究项目。

Weidmüller 集团是全球参与者，专注于电气连接技术和电子领域。与客户共同塑造数字化转型——以产品、解决方案和服务赋能智能工业连接和工业物联网。

Weidmüller 产品主要服务于机械工程、过程工业、发电与可再生能源、运输技术、建筑基础设施和设备制造领域。公司长期深耕工业 4.0，除 SafeMate 外还参与其他研究合作。

全靠手工的时代

直到最近，Weidmüller 电机械组件装配流程完全由装配工位员工手工完成。

作为 SafeMate 一部分，由 Weidmüller 工艺工程师 Tobias Stuke 领导的团队开展潜力分析——确定人机各自执行的任务，从而创建任务最优分工。发现机器人擅长在装配过程中执行单调、重复和大力气的放置任务，且不疲劳、精度一致。

但离不开人：人有特殊技能，如从堆或箱中抓取不同尺寸的小零件、识别分类。在正确送料和后续检验过程中，人也优于机器人同事。

基于这些发现，通过人机协作（HRC）部分自动化了原本手工装配流程，实现 SafeMate 试点应用。结果是混合装配工位，人机并行工作。单调和大力气任务由机器人执行，认知要求高的任务由人完成。

人机协作

在协作机器人技术中，人机可在一个工位手拉手工作。得益于敏感控制技术，机器人可在无防护围栏下与人紧密协作。应用需验证确保危害充分最小化。可由 TÜV、行业协会、外部服务商或集成商独立进行力压测量验证。末端执行工具如夹爪也可同样验证。

为新混合工位——电机械组件装配——丹麦机器人制造商 Universal Robots (UR) 的一台协作机器人现被放在员工身侧协同工作。首先同事组装连接器元件。然后协作机器人压入电气触点元件、连接连接器外壳、拧紧连接触点。协作机器人带来的中间步骤减少和等待时间缩短，提升整个混合工位生产率。此部分自动化重点是减轻机器操作员耗时单调的中间步骤，实现人机平衡分工。

搭载 Zimmer HRC 夹爪的协作机器人

除选型合适机器人，工作站设计还需合适夹爪。因为夹持技术是每个机器人应用的基本组成。相对快找到总部位于德国莱茵瑙的夹爪专家 Zimmer Group 的 HRC-02 夹爪。Zimmer Group 目前拥有全球最大 HRC 夹爪产品组合。选定夹爪安全且与选定 UR 机器人完美协调。

专为 MRK 设计的 HRC-02 全电动伺服夹爪无锐利边缘，四面圆弧造型使意外勾住几乎不可能。此外，HRC-02 具备灵活可调行程和夹持力，比传统夹爪敏感得多。

这些特性配合行业验证设计，为项目提供最高安全性。Zimmer Group 所有 HRC 夹爪满足 ISO/TS 15066（HRC 标准）保护原则高要求，并通过 BG/DGUV 认证。

编程变简单

Weidmüller SafeMate 项目另一重点是能在新混合工位高效灵活使用 UR 协作机器人。因此也关注机器人易操作性。

协作机器人易操作性令人信服，特别是配合 HRC-02 夹爪。Zimmer Group 所有夹爪能完美配合 UR 轻量级机器人绝非巧合——作为 UR+ 合作伙伴，Zimmer Group 目前在 UR+ 网站展示最大 UR 兼容夹爪组合。

过去需要精密编程工作和复杂编程技能，UR 协作机器人及其 Zimmer 夹爪现在非常易操作。通过直观设计的机器人控制面板直接控制或编程——堪比智能手机应用。

生产率与满意度双提升

Weidmüller 机械工程部门协作机器人试点应用开启效率和灵活性新可能。

得益于这种新混合分工、智能机器人及其夹爪的简单操作和易安装，电子制造商能更从容应对熟练工短缺和全球竞争加剧。除生产率提升，还有重要非货币收益，如人体工学工位优化和员工整体工作减负。

例如，压入触点元件（“锁扣”）等大力气任务和单调任务可移交机器人。这种高员工接受度也通过参与式实施过程实现。意味着员工从一开始就参与围绕其工作场所的变革过程。

“选择 Zimmer Group 夹爪的特别标准是，除技术特性外，夹爪已具备 HRC 系统经测试认证的安全性，意味着我们的夹持技术项目从一开始就站在‘安全边’——字面意义上的，”Stuke 说。

公司特别重视员工从协作工作中受益。协作机器人及其夹爪旨在提供减负。