機器人在制鞋業(yè)中的應用

　　機器人被公認為多才多藝且高度靈活的忠實而又高度自動化的機器，他們執(zhí)行各種各樣的艱巨任務或繁雜的重復勞動，并被廣泛應用在各個工業(yè)領域，從金屬加工到汽車制造，從航空航天到普通包裝。因此機器人在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)如制鞋工業(yè)中應用也就并不足為奇了。

　　機器人是“多面手”，首先這意味著他們可用于執(zhí)行不同的任務，只需配備特定的終端驅動裝置 (驅動裝置可安裝在機械手上，以按要求執(zhí)行操作任務，如鉆、 銑削加工、 噴霧、拋光等），同時進行編程(有多種軟件工具可以輕松完成編程任務，并可以在計算機屏幕上以圖像方式模擬機器人運行，看程序執(zhí)行是否正確）即可達成不同的工序。另一方面也意味著他們可以完成加工任務，即按生產(chǎn)目標而進行加工操作，或將工件從一個地方移到另一個地方進行新的加工操作，這兩種不同的運作模式可以獨立地采用，也可以結合在一起，按制造工序從一種模式切換到其它模式。

　　“靈活性”是機器人的另一種特性，它在確保機器人順利完成任務方面起著重要的作用。這與機器自動調動預編程序的可能性相關，其動作不僅依賴被執(zhí)行的任務指令，而且還可自主識別產(chǎn)品詳細特征而靈活做出新指令�！办`活性”以不同的技術途徑開發(fā)出來，如通過識別固定在產(chǎn)品/工件中的身份標簽（識別碼），即可激活相關的工作程序，這時機器人通過識別具體任務而執(zhí)行相應工作。更先進的應用包括裝備傳感器（如攝像機或可視信號傳輸系統(tǒng)）而實現(xiàn)自動識別，靈活確定對不同部件實施相關生產(chǎn)程序。
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 機器人進行鞋底粘膠操作

　　“靈巧”又是機器人的一個值得一提的特點。這是一種所謂“仿生”（或連續(xù)動作）的能力，能迅速、精確地執(zhí)行復雜且連貫的動作，可對周圍環(huán)境作出反應，避開障礙、避免沖突。值得稱頌的能力是能在雜亂且充滿障礙的環(huán)境， 或空間有限的工作區(qū)域內自動工作。所有這些特點， 令機器人應用幾乎滲透到所有工業(yè)領域。本文集中介紹機器人技術在制鞋行業(yè)的應用。

　　機器人在鞋類制造中的應用已有10多年，現(xiàn)在有不少鞋廠希望能購置到在常規(guī)崗位中工作的機器人。但直至今日并無證據(jù)表明在鞋類制作的最初的兩個工序，即在裁切工序和幫面縫制與并接工序能完全讓機器人自動獨立完成。事實上，這些工序中所要執(zhí)行的操作需要人的高度靈活性和操作者的經(jīng)驗或熟練技能，機器人仍不具備這種能力。但機器人卻可以在繃幫裝楦等重復工序上做得十分完美。

　　事實上， 所有已知的應用都是有一定的限度的�，F(xiàn)就操作任務（operational tasks）與操縱任務（manipulation tasks）兩方面進行表述。所謂“操作任務”，是指機器人介入到鞋生產(chǎn)工序中，這里有幾種不同的應用，例如最普通的打粗與粘膠工序，這是在幫面入楦并加固中底后的操作，首先是采用終端受動器感應并實施打粗，再進行旋轉毛刷施膠或自動噴膠，為下一步粘接鞋底作好準備。機器人的這些往復操作指令是預先根據(jù)不同鞋型數(shù)據(jù)編制好的，因而能絲毫不差地按指令忠實執(zhí)行操作任務。

　　雖然原理上，打粗和施膠運行軌跡可以利用3D 計算機輔助鞋設計系統(tǒng)中的制造曲線數(shù)據(jù)，進而轉化為機器人認知的語言指令。但生產(chǎn)車間、機器人與機器交互技術的集成所限，以及軟件應用程序的限制，這一理想化方法極少能在實際中應用。最常見的方法是進行預編程，讓機器人接受臨時“手動”預設指令，教機器人依實際輸入指令進行工作。而這種人監(jiān)控機器人的方式也更讓人易于接受。
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 機器人執(zhí)行打粗工序

　　另一個非常棘手的問題是有關打粗/施膠操作的準確性，因這很大程度上決定于鞋是否穩(wěn)固地裝置在準確的位置上。當鞋幫與楦被傳送系統(tǒng)放置到特定的夾具上時，上幫機是否能毫無差錯地將幫楦固定在一個預設的位置，這對下一步機器人的打粗與施膠是否能精準操作起到?jīng)Q定性作用。任何潛在的一點小差錯都會對最終鞋產(chǎn)品質量造成影響，因機器人難以識別臨時的小變化而作出位置上的相應調整，結果是在幫面上顯眼的地方也進行了打粗或施膠，這在最終成品上是不能容忍的。因此，在這一工序的應用，有賴于幫機設備與機器手單元的精準定位。

　　這里，值得一提的是2001～2004年歐盟基金資助的一個研究項目，稱為“EUROShoE”的制鞋自動化計劃。該計劃盡管只在實驗階段實現(xiàn)了自動化操作，而未有在實際生產(chǎn)應用中普及推廣，但這已給人們一個機器人生產(chǎn)時代來臨的信心。 
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　機器人自動削邊處理

　　一個名命為ABB的機器人在鞋生產(chǎn)最后的后整飾階段即拋光處理工序表現(xiàn)得很出色，它能拿起從流水線中運輸過來的每一只鞋，并進行檢查與表面處理，使最終成品外觀達到出廠標準。但這也只是在實驗室階段，而沒有投入實際生產(chǎn)應用中。然而這已表明機器人能對每一個具體產(chǎn)品進行識別并作出相應操作，這一能力尤為保貴。

　　此外，機器人還通常在大底注射或連幫大底注射機上進行循環(huán)往復的操作，一個機械手可完成每一個工位的投料與配置鞋幫工作，這種機械手與大底注射機的集成即可實現(xiàn)鞋底的自動化生產(chǎn)。

　　兩個其它典型的機器人應用是大底注射成型時的模具處理。首先是進行注射前的模具前處理，機器人可準確定量地對模具進行施噴脫模劑，而且絕不會遺忘噴施或浪費脫模劑，更不會造成脫模劑的外溢污染；其次是注射后的脫楦處理，既要將楦取出清理干凈，又要除去大底多余的毛邊。而這一整個注射操作仍需少量人工協(xié)助機器人才能完美完成。
 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　機器人后整飾操作

　　作為最后一個應用案例，機器人不是直接在某一工序上進行操作，而是相當于人一樣操縱其它機器工作。這里，我們稱之為機器在執(zhí)行“操縱任務”。它在指揮其它機器或機器人從生產(chǎn)線一端到另一端執(zhí)行不同的“操作任務”。例如，指揮機械手從輸送帶拿起待加工的鞋到壓底機進行下一步工序，或將鞋送到需要人工處理的地方，或者將楦從鞋中脫去。這種操縱任務可以集成到部件或鞋品的運輸線中的每一個步驟，從一臺機器到另一臺機器或交給某工序工人。這種“操縱任務”完全基于一個綜合計算機系統(tǒng)，并通過交互式連結各個操作單元，將任務整合在同一處理平臺上。這種操作系統(tǒng)的程序開發(fā)是基于各種場合或工序的精確位置的預先給定，從而實現(xiàn)最終的自動化操作。未來，更有前景的是將監(jiān)視器安置在相應設備上，讓機器人自動運算并確定操縱任務，而不需增加人工監(jiān)控成本，并能利用常規(guī)設備來完成制鞋操作。

　　作為一個總結，在制鞋產(chǎn)業(yè)中，機器人現(xiàn)在已有了自己的位置。鞋生產(chǎn)過程中不斷重復的工作完全可以應用機器人替代人工。微機控制集成在高度自動化的機器中，機器人在完成操作任務與操縱任務方面都已有更令人信服的結果。歐洲一個豪華運動鞋品牌使用完全自動化操作的生產(chǎn)線進行高端運動鞋的小批量生產(chǎn)，這一例子證實了這種可能。因此，我們當然可以預料明天鞋廠的自動化生產(chǎn)必有一個美好的未來