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【原创】从7个应用案例看协作机器人如何实现“渐次自动化”
艾利特机器人 | 协作机器人 文章来源自:高工机器人网
2022-05-17 10:47:44 阅读:5572
摘要从零件装配到成品检测,让复杂应用简单化。

撰文 | 潘敏瑶

与传统工业机器人相比,协作机器人在机器人市场中始终占据较小的份额。但从近年的数据来看,协作机器人已然成为工业机器人市场增速较快的品类。

据高工机器人产业研究所(GGII)数据显示,2021年中国协作机器人销量1.86万台,同比增长87.62%,国产协作机器人厂商也已成为中国市场的主导力量,市场份额接近70%。

协作机器人为何获得越来越多的关注?如何利用协作机器人的特点为终端用户赋能?

人机关系变革呼唤协作机器人

协作机器人的设计特点决定了其在一些行业应用中具有天然的优势。

协作机器人是最类人的机械臂,可替代人手,拥有灵活、安全、轻质的特性。与此同时,协作机器人作为智能机器人的一种,其核心不是硬件而是平台,具有想象力和开放性。

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以艾利特协作机器人为例,机器人本体作为纽带,与夹具、移动机器人、视觉、工装等领域的生态合作伙伴打造柔性产线或柔性生产工作站,从而链接了经销商、集成商与终端客户,为用户提供更高性价比的机器人整站解决方案。

相比较而言,传统工业机器人成本高,对车间空间布局、操作专业性要求高,而协作机器人仅占据1-1.5个工位的空间且易于集成,操作简便易编程,符合当前人机关系变革的趋势。

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总体来看,协作机器人的特点可归纳为“安全”、“易用”和“灵活”。

在安全性方面,协作机器人小型轻量,具备碰撞检测功能;机器人与人并肩工作,适用多样的产线布局,共享工作空间,提高空间利用率;协作机器人具有高防护功能,无需使用安全围栏,遇到撞击或阻力后,机器暂停,障碍解除后,协作机器人可快速恢复工作,无需复杂重置。

如艾利特协作机器人为客户提供了安全停止和缩减模式的输入信号,当信号被触发时机器人进入对应的安全停止和缩减模式。机器人配合SICK的安全距离传感器,实现了非接触式的安全防护——当有人接近黄色警戒区域的时候,触发缩减模式信号,机器人进入缩减模式;当有人接近红色区域的时候,触发安全停止信号,机器人安全停止;当人远离警戒区域时,安全信号停止,机器人恢复工作。

在易用性方面,协作机器人可轻松手提,便于运输,拆装简单;可实现拖拽示教,轨迹复现;通过拖拽示教就可轻松编辑机器人运行路点;协作机器人还会配置触屏式示教器/平板屏幕,使得编程简单易操作。

举例来看,艾利特协作机器人的“工具化”特性可以轻松对应产线的柔性需求,如在农机柴油机产线替代人工拧螺丝,在PCB板厂商中替代人工进行上下料、装盒,在导入过程中,无需改动原有产线的布局,同时协作机器人多样的通讯可对应各种自动化产品,缩短了部署时间。

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协作机器人的灵活性体现在关节自由度、自由安装、接口开放等方面,具体包括部署灵活,可移动到任何位置;适应性高,无需更改现有产线布局;安装要求低,可安装在产线的任何位置包括传统工业机器人无法安装的位置。

在艾利特协作机器人应用于某光缆制造商的项目中,该用户原本的自动化程度较高,产线中有多个机台进行连接,以往是人工在机台间配合物料的搬运。为进一步提高该场景的自动化水平,用户导入了艾利特协作机器人进行上下料,在产线中OK件进入下一步工序,NG件置入废料框,协作机器人因其在狭小空间内实现灵活姿态,安装基座灵活添加等特性而获得了用户认可。

以“渐次自动化”开启工厂的柔性化改造之旅

尽管协作机器人具有诸多优势,但在实际应用中,为什么协作机器人形成批量化落地的案例并不多?在为企业长期进行自动化改造过程中,艾利特机器人在2020年提出了“渐次自动化”这一概念。

总体而言,全自动化产线技术风险高、初始投资大、投资风险大,渐次自动化则是将一个复杂的工艺制程拆分成工艺自动化、检测自动化、物料转运自动化、工厂数字化、工厂智能化等阶段,凭借对每一道工艺的理解来进行循序渐进的自动化导入,风险可控、循序渐进、设备利用率高。

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基于“渐次自动化”的理念,艾利特已为多家主流行业用户开启工厂的柔性化改造之旅。

案例一:“渐次自动化”降低人工成本

一家位于华东区一二线城市的某汽车零部件制造商,已有十多年的技术和经验积累,为了保证本地化服务质量,该汽车零部件制造商搬离当地的可能性较小,随之面临的困境是人才需求大、人工成本高,集成商报价高等,该汽车零部件制造商的自动化部门希望通过自主完成集成项目,提高毛利率水平。

艾利特提供的解决方案是导入3-4台12kg负载的协作机器人,一台机器人可应对两台机床,整套方案的成本约20多万,按人工替代计算,用户在一年左右即可回收成本;以往该产线的人工产出为一年700个,导入机器人后一年可产出900个。相比人工,协作机器人方案的效率更高,运行更加稳定,可持续工作时间更长。

总体而言,该解决方案中,机器人使用方便,企业的自动化部门自己就能学会调机;车间以工位计逐步改造,降低了用工成本。

案例二:在恶劣环境下通过“渐次自动化”替换人工

在三四线城市,产业集群效应较为明显,在家具、建筑、金属加工等行业的喷涂现场,当地企业和政府亟需导入自动化来避免恶劣环境对人体的负面影响,同时这些行业也面临着招工难的掣肘,工人月薪可达1.2万以上,有些用人单位还规定工人只能在同一工况至多工作2年;此外,这类行业生产特性为小批量、多品种,专机导入不易。

在解决这样的痛点时,渐次自动化是较好的途径,艾利特协作机器人穿上防护服工作,替代人工后避免了恶劣环境对人体的负面影响;同时机器人调试容易,产线换品种时应对方便。

案例三:劳动密集产线通过“渐次自动化”减少疫情影响下的停工风险

劳动密集型企业,受节假日,特别是疫情反复的影响大;一般而言,该类企业的产线布局较好,但产线相对固定,自动化导入困难。该类客户的另一大痛点是产线在改造施工过程中不能造成停工影响。

艾利特提供的“渐次自动化”解决方案紧贴现有产线,改动少;人工大幅度减少,停工影响小;协作机器人在2个小时内即可完成一个工位的调试。在该条产线上已导入艾利特协作机器人约9台。

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案例四:“渐次自动化”保持动作稳定、提高效率

在某减速机生产商的涂胶应用中,原本使用专机设备,ROI为2-3年时间;在生产过程中一旦更换生产品类或产线,专机则造成浪费,工人也需要接受长时间培训。艾利特对这一产线进行“渐次自动化”改造,协作机器人和涂胶系统配合,调整相应程序即可再次投入运行。

在某主机厂的总装车间内的打胶应用中,原本由人工来执行,人工动作产出稳定性差,特别是针对斜面或异形面的打胶,一致性低,轨迹歪扭。导入艾利特协作机器人后,与手动涂胶枪连接通讯后即可替代人工完成相应工作,动作平稳,效率提高;安装、设置容易,换线方便。

从以上四个案例可以发现,当工艺自动化实现暂时存在技术瓶颈时,不推荐一蹴而就的全自动化,用户可考虑人机“协作”的方案。

面对渐进自动化改造以及中小企业客户,艾利特机器人推荐的方案是以协作机器人为核心的独立工作站(以协作机器人为核心,集成夹爪、视觉系统、工艺设备、传感器、人机交互、5G与云端等);面对OEM客户以及整线客户,艾利特机器人推荐的方案则是以协作机器人为执行器的工作站(以PLC/IPC为核心,集成协作机器人、视觉系统、工艺设备、传感器、人机交互、5G与云端等)

案例五:“渐次自动化”用于产品性能测试

在某测试行业龙头企业的疲劳性测试项目中,企业痛点是超多品种、超小批次,一天约有几个品类的产品在现场进行测试,一两个月测试完毕;测试过程中的重复动作一般为万次以上,若为人工执行测试,劳累程度高;测试环境可能面临随时被改造,因而无法使用专机,且客户群经常改变,产品大小、占地面积的大小也在发生改变,因而要求设备的适配性高,能够适应随时的变动。协作机器人则可以解决上述痛点。

案例六:“渐次自动化”用于产品外观测试

在某船舶零部件厂商的零部件外观测试中,由于零件大,人工检测很不方便,需要拿着单反相机爬上爬下、看左看右,针对几十个点位进行人工拍照,过程中还容易遗漏。

在这一项目导入了艾利特协作机器人,给机器人设置好点位后,机器人即可按照预设的轨迹走完这些点位,完成拍照任务,节省人工的同时降低人工疲劳度,避免遗漏。

案例七:“渐次自动化”用于零件成品检测

在零件成品检测项目中,产线布局固定,空间紧凑,原本采用人工进行上下料,痛点是多品种、小批量;空间布局固定,希望设备导入容易。协作机器人同样可以解决上述痛点。

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从以上三个检测案例可以得出结论:制程工艺自动化水平已经成熟的情况下,用户希望提升自动化率并兼容现有设备,同时新布局要保护过往投资,协作机器人能够轻易助力柔性自动化生产,产能伸缩性强,部署快速。

协作机器人适配场景评估

总的来说,协作机器人可以很好地适用于渐次自动化的需求,那么在渐次自动化开始前,企业需要对适配场景进行评估。

评估生产现状可从产品的特点(多品种、少批量、生命周期短)、自动化能力(具备基本的自动化技术人员,如终端用户自身的自动化团队、集成商团队)、产线的特点(部分工艺已实现自动化、人力密集且工作重复性高)、产业趋势(柔性化、数字化、智能化、节能环保)等四方面进行。

生产现状评估的常规流程包括现场评估(现场观察现状,给出已有案例介绍或者方案建议)、方案沟通(终端成熟集成商沟通或艾利特推荐集成商配合)、调试培训(集成商及现场人员培训,机器人使用零障碍)、方案落地。

截至目前,艾利特已在华北、华东、华南、海外等形成区域化布局,拥有销售团队近30人,应用支持团队40人,同时拥有全国代理商约50余家,长期配合的集成商100多家,可为各类主流行业用户的“渐次自动化”落地提供支持。


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