协作机器人的六个用例

协作机器人领域在10年内得到了扩展，是全球增长最快的工业机器人市场。引领这一扩张的是六个应用领域。最常见的协作机器人应用是挑选和放置、机器管理、包装和码垛、加工任务、整理任务和质量检查。协作机器人(也称为cobot)是一种能够安全地与人类工作者一起工作以完成任务的机器人。通过易于部署实现的技术可访问性同样是协作机器人定义中不可或缺的部分。

一个可以与同事一起工作并与之互动的机器人为任务自动化开辟了许多新的可能性，但如果机器人系统不容易编程、价格低廉、足够灵活，因此无法在短时间内重新部署到不同的任务中，那么许多可能性都无法实现。

柔性协作机器人系统正在全球许多应用和行业中部署。以下是六个最常见的协作机器人应用领域，以及如何将协作机器人实现到应用程序中，以及需要哪些附件。

1.取放协作机器人

拾取放置任务是指机器人需要拾取工件并将其放置到另一个位置或方向。对工件的处理是关键动作，而不是其他任何工序。在最简单的情况下，产品将以统一布局的托盘或托盘或在可预测位置的传送带上呈现给机器人，而在更复杂的情况下，视觉系统可能会确定产品的方向。拾取和放置任务是第一个优秀的协作机器人自动化应用程序，因为它具有高度重复性和简单的动作，易于设置。

配件的挑选和放置

末端执行器:根据工件的大小和形状，真空杯或夹具都是合适的。如果它有一个光滑、平坦的上表面，并将被放置在相同的方向上，真空效应器是一个很好的选择。如果没有平面，或者需要放置在不同的方向，那么可能需要一个自适应夹持器。

视觉系统:如果到达机器人拾取的产品处于非标准的位置或方向，则可能需要集成一个简单的视觉系统来检测零件的方向。

编程:编写拾取放置应用程序通常很简单。移动到拾取位置，激活末端执行器，然后移动到放置位置并关闭末端执行器。在最简单的情况下，两个拾取和放置位置都可以固定，但通常每个周期都需要调整一个或两个位置，因为它们处于网格或堆栈方向(软件中的码垛或查找功能可以帮助)，或视觉引导。相机和其他即插即用产品可能由协作机器人制造商认证。认证产品包括抓手，软件，配件和其他末端执行器和配件。即插即用产品旨在无缝工作并减少部署时间。

2.机器照料协作机器人

机器管理是另一个常见的应用任务。正在处理的机器包括计算机数控(CNC)机器、注塑机、激光雕刻机和金属冲压机。机器人从托盘、堆栈、输送机或其他馈线配置中挑选一个空白的未加工产品，并将其放置在机器的固定位置。

一旦机器循环完成，机器人就会移除完成的部分，并放入另一个空白。如果机器周期足够长，一个机器人可以同时管理多台机器，加速投资回报率(ROI)。由于一些协作机器人占地面积小，通常可以安装它们，以便在需要时为操作员留出空间，无需调整工厂布局即可访问机器。

机械养护配件

末端执行器:机械加工应用通常使用双夹持器配置，其中一个夹持器拣取和放置毛坯，另一个夹持器完成零件。这减少了机器人在机器内部一个动作中处理这两个部件的周期时间。

视觉系统:如果到达机器人拾取的产品在一个非标准的位置或方向，那么可能需要集成一个简单的视觉系统来检测零件的方向。

编程:用于机器看护应用的机器人运动通常很简单，在产品进出位置和机器固定位置之间移动。通常需要一些输入/输出(I/O)接口，以便机器人告诉机器零件何时就位，循环可以开始，然后机器告诉机器人循环已经完成，可以进行下一个部分。对于CNC或注塑等机器，将需要额外的信号来同步部件的切换，并让机器知道机器人何时在机器外面，以便关闭门。

如果机器人正在处理多台机器，如果周期时间不相同，则需要一些额外的逻辑来决定下一台机器要处理哪台机器。

3.包装和码垛协作机器人

在任何产品离开工厂或设施之前，在运输之前很可能需要某种形式的包装。包装和码垛任务可能包括将产品放入收缩包装机进行包装，从传送带上挑选包装好的产品并将其整理成盒子，或者将这些盒子放在托盘上进行运输。

以标准方向到达的刚性产品易于处理，尽管如果不均匀，可能需要一个简单的视觉系统来检测零件的方向。如果呈现的是不太坚硬的产品，如香袋，需要紧紧地包装在盒子里，则需要额外考虑处理方法，但仍然是可能的。

对于运行高混合低批量生产的企业来说，快速的产品转换是关键，因此一个简单的编程接口允许在几分钟内重新配置应用程序。

包装和码垛配件

末端执行器:包装和码垛任务通常由一组真空杯来处理，以提取和释放产品。在最简单的形式中，它们可以连接到一个平板上，但也可以设置位置，以便用相同的工具提取不同大小的产品。

输送机跟踪:同步机器人运动与传送带采摘产品的飞行是简单的传送带跟踪向导。将位置传感编码器连接到控制器的输入通道(或通过Modbus现场总线)，配置方向和速比，机器人就可以跟踪变速输送机的运动。如果这是线端输送机，产品在末端遇到机械停止，由于拣点位置固定，无需跟踪输送机的运动。

视觉系统:如果到达机器人拾取的产品处于非标准的位置或方向，则可能需要集成一个简单的视觉系统来检测零件的方向。

I / O接口:连接到控制器上的几个便宜的光传感器(光电)将使机器人检测到到货的产品和将要放置零件的盒子。

编程:为这种类型的应用程序设置类似于拾取和放置应用程序，通常从固定位置拾取，由传感器输入触发。该位置将变化包装到盒子或码垛，要么水平偏移层内，或垂直偏移层之间，很容易在软件中设置。对于更复杂的码垛模式，以参数方式输入位置位置的尺寸和位置，而不是手动教授/偏移它们可能更有意义。

4.协作机器人的加工任务(涂胶、点胶或焊接)

对于涂胶、点胶或焊接等工艺任务，关键细节是相同的:机器人通过固定路径移动工具，同时工具与工件相互作用。在每一项工艺任务中，都需要花费大量的时间来培训一名新员工，以控制获得优质成品所需的众多变量。如果这种控制可以直接从一个机器人复制到另一个机器人，这个过程就会变得更加简单。

传统的机器人焊接系统需要大量的焊接和机器人编程专业知识来设置，并且通常比单独的焊枪更昂贵。

流程任务的附件

末端执行器:需要一个工艺工具，如焊枪，密封胶，胶水或锡膏点胶机。该工具通常不需要为机器人操作而设计，这可能会降低集成成本。使用标准数字I/O信号来开启和关闭工具，可能还会增加一个模拟信号来控制沉积速率。

编程:编程软件过程移动选项保持恒定的传输控制协议(TCP)速度，这意味着如果机器人工具以恒定的速度沉积材料，则系统在整个编程路径上实现恒定的覆盖。对流程任务进行编程的最简单方法是定义流程中沿混合半径移动的关键路径点，允许机器人在路径的拐角处弯曲。

如果系统需要处理大量快速变化的零件，而计算机辅助设计(CAD)模型和计算机辅助建模(CAM)过程路径是可用的，那么将这些路径导入到机器人程序中可能会更方便，而不是手动教授它们。这可以通过第三方软件包实现，从CAD/CAM数据中输出程序，在协作机器人系统上执行。

5.为协作机器人完成任务(抛光、研磨或去毛刺)

精加工任务需要机器人末端执行器在工件表面施加一个力来去除一定量的材料。抛光、研磨和去毛刺在要去除的材料的数量、形式和位置上有所不同，但机器人的要求本质上是相同的。

当一个人用手动工具完成一项精加工任务时，这通常需要工人对工件施加大量的力，产生大量的振动，随着时间的推移可能导致伤害。这种损伤可以通过机器人操作来避免。完成任务通常会用到加工任务中提到的process move命令，机器人既可以被人工传授完成任务的路径，也可以从CAD/CAM数据中直接导出到程序中。

力控制还可以使机器人在处理不同尺寸的部件时更加健壮。这可以通过机器人的内力传感功能来实现，也可以通过腕上的外力扭矩传感器来实现，具体取决于所需的灵敏度。

完成任务的配件

末端执行器:这种类型的应用需要一种精加工工具，它可以设计为一般用途(手动)或专门用于机器人用途。虽然手动工具通常更便宜，并且可以由机器人启动和关闭，但它们的控制通常是由按钮控制的，而机器人工具包括一个用于直接控制的I/O接口。

力力矩传感器:如果手头的任务需要亚牛顿范围内的力控制(例如，手机壳抛光)，那么用户可能会考虑为机器人添加额外的传感，以实现更精细的力控制。

编程:最简单形式的精加工任务编程非常简单，只需沿着固定路径导航并在相关点激活工具即可

6.协作机器人的质量检测

质量检查包括对成品的全面检查，特别是对精密工程过程的结果，通常需要从多个角度捕捉高分辨率图像，以确认所有的表面和尺寸符合所需的规格。捕捉这些高分辨率图像的相机非常昂贵，因此需要10台相机来检查一件产品并不便宜。

然而，如果将一个摄像头安装在机器人上，并在产品周围移动到所有固定的捕捉位置，这种类型的自动化检测系统的成本将显著下降。在完全自主的应用中，机器人还可以从托盘或传送带上移动零件进出检查夹具，这只需要很少的监督。

质检配件

视觉系统在质量检验应用程序中涉及的主要附件是视觉系统，包括摄像机和处理图像的软件。通常所需要的系统将是一个更高端的系统，而不是用来定位机器人拾取零件的视觉系统。由于越来越强大的视觉处理算法，配置并不一定很复杂。

末端执行器:如果还要求机器人将零件搬运进出检查位置，则还应在机器人上安装一个夹持器，在摄像机旁边移动零件。

外部夹具:机器人放置零件后，可能需要用夹具夹紧以固定位置。

编程:设置这类应用程序通常很简单。在这种情况下，机器人不需要直接处理零件;该程序将包括移动到固定的路径点，然后通过数字I/O或以太网通信触发相机。还可以在此基础上添加取放操作，以防机器人处理该部件。

【小头】降低自动化壁垒

这里讨论的常见应用程序可以在很短的时间内推出，特别是当使用一些协作机器人提供的广泛的即插即用附件作为生态系统的一部分时，在这个生态系统中，自动化对所有人都是可访问的。

第一次采用协作机器人的人可以通过针对机器人自动化新手的免费交互式在线培训学习许多实施所需的技能。通过给予现有员工操作和编程协作机器人系统的机会，使机器人实现更有价值。使用易于实现的协作机器人也为新员工提供了一个更有吸引力的工作环境。

乔•坎贝尔，高级经理，应用开发，通用的机器人．由内容经理马克·霍斯克编辑，控制工程，《媒体，mhoske@cfemedia.com．

关键词:协作机器人，机器人应用

最常见的协作机器人应用包括挑选和放置，机器管理和包装。

即插即用的效果器易于实现，并可以加快在其他应用程序中的设置。

编程，机器视觉，I/O连接和培训是其他考虑因素之一。

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