協(xié)同作業(yè)的安全機器人

　　隨著控制技術(shù)的發(fā)展，機器人人機界面安全操作技術(shù)的革新，讓人與機器人身處同地一起安全地工作成為了可能。在戴姆勒-克萊斯勒公司，多個安全機器人協(xié)同作業(yè)的優(yōu)勢已得到了人們的充分肯定。

　　出于安全的考慮，安全規(guī)范要求在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)立防護欄，將人與機器人的工作區(qū)域隔離開�，F(xiàn)在，隨著機器人人機界面安全操作技術(shù)的發(fā)展，在一些機器人工作崗位中已經(jīng)不再需要設(shè)置防護欄了。

　　在戴姆勒-克萊斯勒公司位于Sindelfingen市的工藝技術(shù)研發(fā)中心，新型梅塞德斯-奔馳CL轎車儀表盤裝配線上的操作人員正在與機器人“聯(lián)手”展開工作。操作人員向機器人發(fā)出取出、定位和安裝的操作指令，機器人從貨架中取出儀表盤，儀表盤安裝定位的運動軌跡被準確地限定在汽車內(nèi)部。操作人員使用操縱桿對整個安裝過程進行初始化、調(diào)節(jié)機器人的運動速度以及運動方向。
                             
　　在沒有護欄的工況下，裝配儀表盤可能是協(xié)調(diào)人與機器人之間相互關(guān)系的最新應(yīng)用領(lǐng)域

　　在Untert焤kheim地區(qū)的梅塞德斯轎車生產(chǎn)廠里，人們已經(jīng)將這種新型裝配技術(shù)成功應(yīng)用于C級轎車減振器的裝配上。機器人從減振器運輸架上“拿起”減振器，將它準確地放置到安裝工位上，整個過程都在操作員手中的操縱桿的控制之下。

　　為什么需要操作人員靠近機器人開展工作呢？KUKA公司的機器人專家認為，這樣能更好地發(fā)揮人的感知能力。在裝配生產(chǎn)線上，機器人的作用再加上人的目視能力，可以使從前過于復(fù)雜的自動化問題由機器人來完成。梅塞德斯轎車集團公司的工藝技術(shù)負責人G焠ter Walz先生說：“人與機器人之間的合作是最佳的生產(chǎn)組合，將機械設(shè)備可以承受艱苦工作的乘載能力與人類的智慧有機地結(jié)合在一起，實現(xiàn)了生產(chǎn)率的最大化和產(chǎn)品質(zhì)量的最優(yōu)化�！�

　　新型的機器人裝配方案是由戴姆勒-克萊斯勒公司與KUKA公司在“Cooperating Robots” （KIR）的合作項目中共同研發(fā)成功的。這個創(chuàng)新的制造系統(tǒng)的另一個特點是，以機器人組的形式開展協(xié)同的聯(lián)合作業(yè)。該生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)勢在較長的生產(chǎn)線中得到了充分的體現(xiàn)：不需在生產(chǎn)線的各個工作站之間設(shè)置搬運機器人，減少了車間的占地面積。生產(chǎn)過程中，一個機器人加工工件時，另一個機器人就已握住下一個工件。而在工件交換的過程中，加工機器人就開始了對下一個工件的加工。

　　在戴姆勒-克萊斯勒公司與KUKA公司共同研發(fā)的解決方案中，由15個安全機器人組成的機器人組共同完成一項任務(wù)。每個機器人都有其自身的標準控制系統(tǒng)，通過局域網(wǎng)與其他機器人進行數(shù)據(jù)和信息的交換，實現(xiàn)相互間同步運動的“幾何協(xié)調(diào)”。在多個機器人的聯(lián)合作業(yè)中，只有一個機器人配備了操縱桿。

　　Walz先生說：“機器人組的這種工作方式，可以讓我們將各個加工工位中的輔助運輸時間減少到零�！痹贙IR項目實際應(yīng)用的試驗中，戴姆勒-克萊斯勒公司將汽車車架制造中的生產(chǎn)工時縮短了18％，設(shè)備投資費用減少了4％。

　　在新型S級轎車傳動系的生產(chǎn)中，戴姆勒-克萊斯勒公司的投資費用甚至降低了15％。據(jù)戴姆勒-克萊斯勒公司稱：事實上，該生產(chǎn)系統(tǒng)在沖壓生產(chǎn)線以及柔性生產(chǎn)線上應(yīng)用所帶來的效益并非僅此。

　　在上述兩種生產(chǎn)情況下，汽車廠不必再為更換新模具和新工裝進行投資了，只要編寫一個新的控制程序即可。

　　對于人身安全方面的研究，Reis Robotics公司也投入了大量的精力。Reis公司與Elan公司共同合作，成功研發(fā)了Safety Controller安全保護程序，可以實現(xiàn)控制層面的安全保護控制。Safety Controller系統(tǒng)對機器人在空間中的所有運動進行監(jiān)控，當有意外危險時切斷機器人的機械驅(qū)動系統(tǒng)，直到機器人退出工作區(qū)域，到達安全區(qū)域為止。

　　為了對機器人的操作者進行有效的安全保護，人們還采用了兩項必要的措施—機器人的自動減速和安全保護的手動控制。在“Safe Production”的安全生產(chǎn)模式下，允許操作人員在不中斷生產(chǎn)的情況下進入機器人工作區(qū)域，此時的機器人將以“減速”方式運動。另外，操作人員還可以在機器人的控制系統(tǒng)中定義允許機器人運動的區(qū)域。當機器人退出允許的工作區(qū)域進入了所謂的“危險”區(qū)域后，將會迅速切斷機器人的動力電源。而“安全保護的手動控制”是指，只有當操作者的雙手都觸及操縱桿時，機器人才能開始動作。