協(xié)作機(jī)器人利用運(yùn)動(dòng)控制速度和敏捷性

一種名為YuMi的新型協(xié)同雙臂機(jī)器人采用獨(dú)特的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的運(yùn)動(dòng)控制，無需障礙物，保持架和軟件安全區(qū)。在開發(fā)新設(shè)計(jì)概念時(shí)，旨在使小型零件裝配在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都可行，目標(biāo)是使與附近的手動(dòng)工作單元共存的單元自動(dòng)化，并在與人類工作人員交互時(shí)實(shí)現(xiàn)固有的安全環(huán)境。

YuMi的設(shè)計(jì)基于運(yùn)動(dòng)控制軟件，速度限制硬件，減輕重量，緊湊框架和14軸靈活性的革命性集成。如果發(fā)生意外碰撞，輕型填充鎂合金臂可在必要時(shí)在幾毫秒內(nèi)停止運(yùn)行，例如，嵌入其集成手中的攝像頭監(jiān)控直接環(huán)境。綜合效果是確保人類同事在生產(chǎn)線和制造細(xì)胞方面的安全性。

“即使發(fā)生接觸，YuMi的設(shè)計(jì)也不會(huì)傷害人們，”ABB公司機(jī)器人業(yè)務(wù)部裝配和測(cè)試業(yè)務(wù)部經(jīng)理Nicolas De Keijser告訴Design News。

“柔軟的雙臂和輕巧的設(shè)計(jì)有助于提高機(jī)器人同事的整體安全性。機(jī)器人的設(shè)計(jì)讓人感到安全和舒適。“

“簡單地說，在不太可能發(fā)生安全故障的情況下，包括其夾具在內(nèi)的物理機(jī)器人無法造成傷害，”De Keijser說。“適度的機(jī)器人速度也讓人類有時(shí)間反應(yīng)以避免碰撞。”

YuMi是ABB聲稱的世界上第一個(gè)本質(zhì)安全，協(xié)作的工業(yè)機(jī)器人。其本質(zhì)安全設(shè)計(jì)已被UL列為全球認(rèn)證。

用于機(jī)器人設(shè)計(jì)的雙臂技術(shù)為組裝應(yīng)用提供了許多優(yōu)勢(shì)。它可以在裝配單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)靈活的固定，因?yàn)橐粋€(gè)臂可以用作夾具，而另一個(gè)臂可以操縱零件，并且還允許引導(dǎo)柔性部件。另一個(gè)關(guān)鍵是YuMi以協(xié)作的方式實(shí)現(xiàn)高吞吐量，其占地面積小，速度快，精度/準(zhǔn)確度高。

機(jī)器人本身安全的設(shè)計(jì)旨在消除圍欄，鎖定或其他障礙物的需要，其伺服夾持器手可以輕松定位，然后引導(dǎo)夾具拾取零件。實(shí)時(shí)算法為每個(gè)臂設(shè)置無沖突路徑，并根據(jù)所需任務(wù)進(jìn)行定制。如果在不太可能的情況下接觸，則填充物通過吸收力來保護(hù)同事。

“如果機(jī)器人遇到一個(gè)意想不到的物體，例如與人類同事最輕微的接觸，YuMi可以迅速診斷其環(huán)境的變化，并在必要時(shí)注冊(cè)過載，在幾毫秒內(nèi)關(guān)閉運(yùn)動(dòng)以防止受傷，”De Keijser說過。

如果YuMi感覺到意外的影響，例如與同事發(fā)生碰撞，它可以在幾毫秒內(nèi)“暫停”正在進(jìn)行的動(dòng)作，并且可以輕松地重新開始動(dòng)作。此外，機(jī)器人可以快速診斷其環(huán)境的變化，并在必要時(shí)記錄過載，在幾毫秒內(nèi)關(guān)閉其運(yùn)動(dòng)以防止受傷。當(dāng)這與浮動(dòng)襯墊結(jié)合時(shí)，人類同事的安全性急劇增加。即使具有固有的安全功能，機(jī)器人也能夠精確快速地在空間中返回到同一點(diǎn)，精度達(dá)到0.02毫米，最大速度可達(dá)1,500毫米/秒。

YuMi專為滿足消費(fèi)電子行業(yè)所需的靈活和靈活的生產(chǎn)需求而設(shè)計(jì)，并且越來越多地應(yīng)用于其他市場(chǎng)領(lǐng)域，ABB開發(fā)了一種協(xié)作式雙臂小零件裝配機(jī)器人解決方案，包括靈活的手，零件供給系統(tǒng)，基于攝像頭的零件位置和最先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制。通過使用手持相機(jī)，它也非常適合檢查和測(cè)試應(yīng)用。

“自從近兩年前在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上推出全球市場(chǎng)以來，YuMi已被眾多小零件裝配制造商成功部署，并逐漸成為玩具，手表和書寫筆等行業(yè)客戶的選擇，僅舉幾例，“De Keijser說。“YuMi的包裝應(yīng)用非常普遍，包括將多個(gè)部件裝入包裝，組件裝配和易碎材料包裝。”

YuMi的性能和準(zhǔn)確性使其成為最適合協(xié)作的機(jī)器人解決方案，用于處理需要高靈活性和準(zhǔn)確性的小零件裝配和其他處理應(yīng)用。因此，它增加了可以使用協(xié)作機(jī)器人的整體市場(chǎng)。

憑借其靈活性和快速部署能力，YuMi可以支持和增強(qiáng)從中小企業(yè)到大型企業(yè)的技術(shù)工人的能力，特別是在重復(fù)和枯燥的任務(wù)中。我們希望隨著新應(yīng)用程序每天在越來越多的行業(yè)中出現(xiàn)，人與機(jī)器人之間的這種互動(dòng)將繼續(xù)。

De Keijser表示，小零件裝配的“新常態(tài)”是產(chǎn)品數(shù)量減少，產(chǎn)品生命周期縮短，交貨時(shí)間縮短，以及在最終市場(chǎng)附近定制商品的趨勢(shì)日益明顯。協(xié)作機(jī)器人的極端多功能性使其能夠通過快速重新定位和學(xué)習(xí)新任務(wù)，以與高價(jià)值員工相同的方式適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境的變化。新思維是協(xié)作機(jī)器人將從根本上改變行業(yè)對(duì)裝配自動(dòng)化的看法。

隨著機(jī)器人系統(tǒng)和解決方案的簡化，它們將變得更易于安裝，調(diào)試和編程。簡單的一個(gè)很好的例子是引導(dǎo)編程，它允許操作員通過簡單地移動(dòng)其手臂來完成任務(wù)，從最大的汽車制造商到當(dāng)?shù)氐拿姘鼛煛?/p>

前進(jìn)的挑戰(zhàn)

De Keijser表示，改進(jìn)協(xié)作機(jī)器人的易用性和編程將是更廣泛采用的主要驅(qū)動(dòng)因素之一。這將與計(jì)算機(jī)視覺，人工智能和傳感器技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān)，這將使機(jī)器人具有更好的感知和感受環(huán)境的能力。

“今天的客戶需要機(jī)器人系統(tǒng)和解決方案，使人與機(jī)器能夠更加接近地工作，簡單易用，并提供有效的工廠管理，”De Keijser說。

考慮到這一點(diǎn)，ABB已經(jīng)確定了機(jī)器人技術(shù)的三個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，他們認(rèn)為這將影響未來所有機(jī)器人的使用方式：協(xié)作，簡化和數(shù)字化。今天，由于其靈活性和快速部署能力，協(xié)作機(jī)器人支持并增強(qiáng)了來自中小型企業(yè)或通常被稱為中小企業(yè)的技術(shù)工人的能力，特別是在重復(fù)和枯燥的任務(wù)中。

De Keijser說，隨著越來越多的行業(yè)每天都在出現(xiàn)新的應(yīng)用程序，人與機(jī)器人之間的這種互動(dòng)將會(huì)繼續(xù)。第二個(gè)簡化趨勢(shì)將使機(jī)器人的安裝，調(diào)試和編程更容易。簡單的一個(gè)很好的例子是直觀的編程，任何人都可以做。最后，有效的工廠管理將依賴于數(shù)字化或解鎖互聯(lián)網(wǎng)能力的能力。

自YuMi以來的這一年，ABB的團(tuán)隊(duì)一直在學(xué)習(xí)更多，并了解這項(xiàng)技術(shù)的潛力。

“YuMi能夠?qū)崿F(xiàn)更精簡的自動(dòng)裝配和物料搬運(yùn)系統(tǒng)，同時(shí)還能管理復(fù)雜的應(yīng)用。與此相關(guān)的成本效益正在釋放出這種自動(dòng)化的潛力，這種自動(dòng)化可用于許多裝配應(yīng)用，其中投資回報(bào)率不利于更傳統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)。此外，由于這個(gè)原因，我們看到許多中小型企業(yè)開始投資自動(dòng)化，“De Keijser說。