「投運新型機械人系統時,安全性是關鍵因素」

Mar 30, 2020

與美國IAS公司創始人與董事長Paul Szeflinski共同展望2020年的機械人工業未來前景

 
近幾年的機械人工業不斷呈現持續發展之趨勢。2018年國際機械人聯盟 (International Federation of Robotics)估計每年全球範圍內安裝的機械人將超過400,000台。因為越來越多的製造商都意識到了工業機械人的價值,這個估計數值正在不斷提高。此外,製造商首次投入運作可完成各種加工任務的不同機械人型號。對於這些製造商而言,決定將首個機械人系統集成在哪個生產流程是一項重大挑戰。SICK邀請了IAS公司的創始人與董事長Paul Szeflinski展望機械人技術在2020年的發展趨勢。
“Safety is vital when deploying a new robot system”
“Safety is vital when deploying a new robot system”

 

您覺得機械人自動化這個領域具有哪些發展趨勢?

Szeflinski 此外我們也意識到,那些在過去對這一領域投資相對猶豫的行業也不斷投入運作機械人。具體指的是一般工業行業以及食品與飲料製造行業。為客戶提供諮詢時我們發現,客戶對於機械人的接受程度比往更開放。許多客戶以前會猶豫,不敢邁出走向這種具有高要求的全新領域的第一步。然而,由於市場競爭的原因,他們越來越多地意識到降低成本費用並提高生產效率的必要性。
 
人員與機械人工作區域相分離的普遍現狀正在逐漸退出歷史舞臺。其中一個原因在於,協作型機械人的迅速發展與推廣。同時,帶有安全相關工作區域的工業機械人越來越受到廣泛應用,這種機械人可將速度與人機互動相結合。但是,這完全不取決於機械人是否為協作型工作:投運新型機械人系統時,安全性是關鍵因素。符合機器人工業協會 (RIA) 的安全標準一直是美國IAS與SICK公司的首要原則,現在客戶也越來越多地強調必須符合這個標準。
 
此外,我們也注意到線下程式設計軟體 (OLP) 越來越穩定且價格越來越優惠。透過導入工作單元結構的CAD並在線下進行程式設計,可提前完成我們的專案程式設計工作,且在大部分程式設計工作中不再須要等待機械人進入生產車間。同時也提高了OLP軟體內部與應用有關的附加元件之穩定性。例如在使用Sprinter系列工作單元的堆垛應用中,我們可以示教紙箱尺寸與托盤配置參數,並由軟體自動逐行生成代碼。因此我們可利用節省下來的時間進行實際測試,同時也可縮短供貨時間。

 

The work space between robots and humans is shrinking
The work space between robots and humans is shrinking

 

如何利用機械人系統中的資料優化生產流程?

Szeflinski 製造商可透過分析機械人系統長時間以來採集的資料來瞭解系統的性能,這在以往是難以實現甚至是不可能實現的。依據不同客戶要求,這種資料分析可以是簡單或非常複雜的任務。我們意識到下列三個重點:
  • 依據時間循環對機械人運作進行分析,用以確保全套系統按照計劃運作。
  • 透過檢測機械人系統在進料端的產品進料是否正常以及出料端是否出現產品堆積,來分析系統的空轉時間。
  • 自動對機械人進行預防性維護。在每個機械人應用情況中都須要使用產品、工具與運動軌跡,會對軸產生不同的應力與磨損。針對機械人的不同組件,透過將使用資料與診斷工具整合,可辨識出失去性能或停止運作且必須首先進行替換的元件。

 

Improving manufacturing processes with robotics
Improving manufacturing processes with robotics

 

這五年來您注意到圖像處理式機械人自動化系統出現了哪些變化?

Szeflinski 這五年來,圖像處理式機械人的行業已取得重大進步,因此這項技術可應用於各種廣泛的應用領域。機械人對下列四個領域具有重要影響:
  • 2D視覺感測器革新——因為2D視覺解決方案越來越具有經濟性、緊湊與堅固性,輕鬆實現的VGR前所未有。目前有越來越多各種類型的選配件與擴充元件,用於提高機械人的準確度。這使得VGR成為針對快速運動零件的實用解決方案。使用4K及以上的解析度可與更高的圖像刷新率相結合,用於實現更準確與精確的解決方案。
  • 3D分析變得更加簡單與省時——在3D視覺的軟體方面是一項重大突破。以前的資料採集、校準與合併多台攝像機的資料是耗時且繁瑣的流程。現在這些流程明顯越來越快速、準確與操作簡便。鑒於各個企業在3D視覺方面投入越來越多的資金,我們期盼未來能取得重大的發展突破。
  • 自動化隨機拾取——如今,在隨機配置中辨識零件、引導機器人卸載零件容器的任務比五年前完成的更出色。因為在成功實現隨機拾取系統時的各種要素也具有重要作用,同時也需要一系列全面的測試。要想讓每個人都相信結果的可靠性,最佳途徑即是循環往復。
  • 越來越多整合式硬體/軟體/機械人套件——可直接連接第三方供應商的攝像機系統並用於工業機械人。機械人製造商針對各種類型的攝像機系統提供相應套件。

 

Great strides in the world of vision guided robotics
Great strides in the world of vision guided robotics

 

您之前在哪些特殊的應用情況中體驗過圖像處理式機械人?

Szeflinski 我們主要對下列三個領域感興趣:
  • 隨機拾取與裝料——這個領域最近在包裝與物流行業中具有越來越高的重要性。完成包裝後的產品在特定情況更不容易破損,要求的準確度也低於其他機械人應用。
  • 堆垛與貨架操作——IAS公司推出的應用可為終端使用者實現自動化將產品堆垛到貨車中。為了實現種子加工廠的自動化,我們在兩條生產線的末端位置分別安裝了機械人,由機械人將裝有種子的托盤放置在手推車上然後再移動到控制室內。其他應用中的機械人主要用於取出裝有維他命的托盤堆垛,裝入並卸出手推獨輪車。手推車與手推獨輪車等工具形狀各異,使用過程中會逐漸出現損耗。在以上兩種應用中,我們已在機械臂上安裝攝像機。機械人在導航時使用攝像機的圖像,用於在不斷變化的環境中找到最佳運動路徑。
  • 圖像處理用於支援機械人做決定——我們在多產品混合場景中使用圖像處理,用於透過代碼或獨特的物理特征辨識產品。我們使用空間資料支援機械人行駛至零件位置,由機械人正確分類零件或進行可提高附加價值的流程。
 
您能否大膽預測機械人自動化的未來?
Szeflinski 我們預測,數位產品將引領系統技術的新風向並加快技術流程。從全新的專案規範到程式變更再到維護,都能明顯感受到這種轉變。重要的資料將越來越詳細且更具有可用性,因為可整合數位模組與實際IoT資料。
 
例如有一個在全國各地都有分公司的客戶欲在我們的堆垛機械人上增加一個滑動托盤站,我們可以將這個組件整合至CAD模組中對機械人進行數位化程式設計,並將程式與圖紙共同發送,或遠距登入機械人進行更改。這樣一來,僅在安裝滑動托盤站組件時才必須停機。無需起動。現如今已經可以實現所有這些流程,今後也會實現越來越多的機械人功能。

 

Digital offerings providing new insights into systems engineering
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