探索未来工厂的机器人技术

欧盟委员会正在共同资助一个800万欧元的项目，作为2008年通过的欧洲经济复苏计划(EERP)的一部分，该计划的目标是在高端加工中使用工业机器人，为“未来工厂”提供经济、灵活和可靠的制造解决方案。

2010年9月，该项目的协调伙伴Delcam在西班牙主办了欧洲项目的首次会议。COMET项目有来自工业、研究机构和大学的14家公司分享和结合他们的制造专业知识，旨在开发即插即用的组件和方法，用于用于高端加工的工业机器人的自适应控制，以实现低成本、灵活和可靠的制造解决方案。

Delcam的产品营销经理Mark Gadsden进一步解释了该项目的目标:“为期30个月的COMET项目旨在通过开发灵活、可靠、可预测的创新加工系统来克服欧洲制造业面临的挑战，与机床相比，平均节省30%的成本效益。”

由于工业机器人技术既灵活又经济，从概念的角度来看，它可以为机械加工提供一个良好的基础。然而，在现实生活中，工业机器人有三个关键的限制:缺乏绝对定位精度，无法拒绝工艺力方面的干扰，以及缺乏可靠的编程和仿真工具来确保在生产开始时正确的首次加工。目前，这些限制阻碍了机器人在典型加工应用中的使用。

四种元素

COMET项目由四个元素组成，它们共同致力于克服这些限制。这些包括:

1.描述工业机器人的运动学和动力学模型(KDMIR)的方法，以准确定义任何工业机器人的静态和动态行为，然后由其唯一的签名表示。

2.基于唯一特征的工业机器人自适应路径生成集成编程和仿真环境(PSIR)。

3.用于工业机器人的自适应跟踪系统(ATIR)，用于检测编程机器人路径的偏差，并通过机器人控制器自适应地启动实时修正，以确保必要的加工精度。

4.采用高动态补偿机构(HDCM)，实现绝对精度优于50 μm;大大“超出”了机器人系统本身的结构能力。

Noble的目标确实如此，但正如COMET的合作伙伴TEKS指出的那样，该项目有一些有趣的挑战需要克服。机器人是相对较低的动态精度和无与伦比的操作灵活性之间的妥协。这意味着，虽然机器人非常敏捷，但与传统机床相比，这种敏捷性导致了刚度的降低。

TEKS机器人单元位于罗瑟勒姆的先进制造园区(AMP)。该公司已经共同主持了该项目的一次定期大会，是第一个拥有一个操作单元开始进行COMET试验的公司。

TEKS正在开发其机器人单元，并与联盟伙伴德国Artis公司合作，在加工铝时进行了力测量测试。使用Artis原型数据采集解决方案，以500千赫的高采样率，详细记录了切割操作产生的力。

TEKS研发经理Roland Krain解释了这种方法的潜在好处:“传统上，机器人被用作装配的处理解决方案。如果需要在机器人生产线或单元中进行加工，机器人通常会将零件放在传统机床上。这些工具的价格从几万英镑到几十万英镑不等。机器人加工单元可以提供一种具有成本效益的加工解决方案。一个二手机器人通常可以以1.5万英镑的价格购买，同时还可以以2万英镑的价格购买一个高质量的高速主轴，从而为最终用户提供多轴加工能力，而成本仅为可比的传统机床的一小部分。显然，二手机器人必须处于“新”状态，维护良好，并具有兼容的控制器;否则，可能无法达到所需的准确性。”

“如今，客户通常选择五轴机床或搬运机器人。如果我们能把这两件事结合起来，我们就能让客户更有效率，更有竞争力，”克莱恩总结道。

设置单元格

机器人电池现在也已经在各种合作设施中建立起来，使用了库卡、ABB、Motoman和Comau等制造商的机器人。这些单元将能够对一系列部件进行工业测试，确保所有开发都考虑到最终用户在时间、成本和可靠性方面的可接受性。在评论迄今为止的COMET项目时，Dr. Ir。欧盟委员会研究项目官员Jan Ramboer说:“COMET项目是一个雄心勃勃的创新项目。我很高兴看到机器人在早期就被用于进行与欧洲制造业应用相关的物理测试。一切都很清楚，合作伙伴之间有很好的协同作用。各个层面的传播都很好，特别是利用社交媒体来传达项目的目标和发展。”

在接下来的六个月里，该项目的几乎所有技术任务都将启动。为了使合作伙伴能够计划和进行机器人加工实验，高动态补偿机构(HDCM)的原型将可用。HDCM将有助于实现50μm以上的绝对精度，这大大超出了机器人系统本身的结构能力。模型与PSIR、ATIR和HDCM的集成将确保测试在真实的终端用户环境中执行。

Delcam的Jan Willem Gunnink是该项目的协调员，他说:“我完全有信心，欧洲制造组织将受益于COMET合作伙伴的综合知识，这些知识来自工业、研究机构和大学。自2010年9月的首次会议以来，合作伙伴已经展示了他们作为一个团队工作的能力，为COMET项目在2011年向前发展和开发新的令人兴奋的机器人技术奠定了良好的基础。”

来自COMET合作伙伴瑞典隆德大学的副教授克拉斯·尼尔森(Klas Nilsson)也认为，该项目将带来重大好处。他说:“这种类型的项目，你把来自欧洲各地的能力集中起来，也会发现新的问题!在一起，我们能够相互补充，找到解决这些问题的最佳方案。”

来自希腊帕特雷大学的John Pandremenos是该项目的传播经理，他说:“如果该项目实现了目标，它将为欧洲制造业带来重大创新。这将大大降低加工操作的成本。”

有关该项目的视频也可在www.youtube.com/user/COMETproject下载，或浏览计划网页www.comet-project.eu。

-苏珊娜·吉尔是控制工程欧洲．本文最初发表于www.controlengeurope.com并被编辑为国际控制工程2012年1月北美版控制工程．

www.controlengeurope.com/article/43246/Exploring-robotics-for-the-factory-of-the-future.aspx

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