Universal Robots (优傲机器人)为李尔公司实现“及时”装配

【编者按】在世界500强企业之一、汽车零部件供应商李尔公司(Lear Corporation)的需求主导型生产中，Universal Robots (优傲机器人)扮演着至关重要的角色：轻巧的机器人通过定位、测量以及拧紧车座螺丝等作业组装汽车座椅，实现了更短的生产吞吐周期，并提高了工艺可靠性。

“及时”装配是一种已在供应商业内成熟建立的生产模式，可以帮助顾客节省大量成本。然而，这种装配方式要求供应商拥有极大的灵活性。不仅随时要为交货做好准备，同时又要满足严格的质量要求。一个可靠的生产过程是保障生产安全、避免错误发生的必要条件。

传带上：UR5机器人被安装在传带上至Lear的车座，车座事先已经手动安装了螺丝。与其他工业机器人不同的是，UR机器人无需安全围栏和特殊防护就可以直接与人协同工作。

李尔公司是一家专供座椅系统与车载电子器件的国际汽车零部件供应商。在该公司位于德国贝西希海姆的生产车间中，车座的生产曾需要工人倒班轮流工作、从而完成“及时”装配。这项工作的关键在于快速灵活操作，并同时确保产品的高质量。但由于车间工人对于机器人技术的了解少之又少，所以理想的自动化技术必须要具备低维护需求、易于操作和编程等特点。

李尔公司面临的一个严峻挑战是生产厂房内的空间有限，生产流程中的每个环节都需要在这个空间内的一条传送带上一个接一个地完成。因此，李尔公司需要一个小型、便于移动的机器人，以实现人机协同工作。

与机器人同事并肩工作

系统集成商Faude Automatisierungstechnik能够为李尔公司提供一个满足全部要求的解决方案：那就是来自丹麦机器人生产商Universal Robots(优傲机器人)的六轴轻型机器人UR5。该机器人小巧轻便，仅重18公斤，可触距离85厘米、负重5公斤。对李尔公司而言，这种机器人一个主要的优势在于它直观的用户界面;编程可通过操控触摸板上的箭头按键来指示机器人移动方向，或者直接控制机器人手臂来展示如何执行某个动作。李尔公司仅需一天训练就能使全体员工熟悉这些机器人。与那些需要占用整个房间又笨重的自动化机器人技术不同，这些UR机器人可以无需任何安全防护措施，直接进行人机协作：一旦员工与机器人接触时产生了大于150牛顿的力，机器人手臂就会自动停止运行。优傲机器人的安全性已经取得了欧洲ISO体系验证，符合合作型机器人的标准。除此之外，为了避免任何安全隐患，Faude也详细检查了项目中每个应用环节，确保生产的万无一失。

测量转矩：UR5机器人每天能够按照预先设定好的旋角，以35牛顿的转矩测量和旋紧8500个螺丝。

加强质量保障

自2011年1月起，李尔公司的贝西希海姆生产厂就开始使用UR机器人进行座椅与其框架的螺丝安装工作，这是最终装配之前的最后、也是最重要的一道生产工序。每天，这些机器人将进行三班制的工作，完成近8500次螺丝安装任务。UR5机器人被安置在那些已经手工拧紧过的座椅的传送带上。这些传送带都配备了包含了独立识别数据系统的转调器，一旦座椅被传送到机器人前方，转调器就会进行识别，机器人将自动开始按照预先设定好的旋角，并以35牛顿的转矩旋紧座椅两旁的螺丝。这个过程由安装在机器人上面的电动螺丝刀完成。

由于这些座椅的位置可能会因为之前手工阶段的操作略有偏差，机器人还必须能够监测到螺丝位置以外50 x 50毫米网格的范围。除了UR5机器人外，Faude开发的Flexvision图像处理系统在整个装配过程中也起了不小作用。运用带摄像头的2D测量系统，机器人能够被精准定位，从而完美地进行旋钮的动作。UR5机器人六轴联动的设计使得其具有出色的移动性，可以快速预判旋转所需要的正确角度。在正式投产前，为了使摄像头的设置达到最佳，Faude和李尔公司共同进行了关于机器人的接口以及光影响的测试。

由于拧紧螺丝的过程是数码操控的，机器人能够通过其图像处理系统即刻发现错误。这种自动化处理技术可以提高生产过程的可靠性。例如，如果座椅上的螺丝缺失了，机器人会单独挑出来这个产品，并以报错的通知方式发出警告信号。李尔公司的员工会在返修工作站手动完成螺丝的添加。机器人需要在完成最终装配之前旋紧并监控一大批座椅螺丝，对生产的质量保证以及错误排查起到了至关重要的作用。

一个理想的工具：每辆车座配有一个转调器，转调器内包含个体标识数据。当车座到达机器人底部，机器人就能通过Flexvision图像处理系统读出转调器，并拧紧车座两边的螺丝。由于这些座椅的位置可能会因为之前手工阶段的操作略有偏差，机器人还必须能够监测到螺丝位置以外50 x 50毫米网格的范围。

低成本、可扩张的投资

这套系统方案(包括机器人)的采购成本约为5万欧元，仅在几个月后就收回了成本并获得了投资回报。不同于昂贵的传感器技术，UR5机器人手臂利用一项专利技术来测量接合处的电流，从而确定力度与移动轨迹。这项创新技术使机器人能够降低其他自动化方案的价格。

由于UR5机器人高效节能的操作模式，即使是持续运营的成本也是可控的。这家汽车器件供应商目前正在考核一个全自动的座椅旋钮生产模式是否可以应用于整个欧洲的工厂生产中。其他应用可能性，例如接缝、焊接和缝纫等生产工序也在计划研究中。

弥补亚洲“自动化差距”

随着亚洲国家劳动成本的上升，未来机器人的使用将不再局限于欧洲国家，然而更为重要的是机器人是否能够帮助亚洲企业有效提高生产力与生产标准。

UR机器人已经在弥补“自动化差距”领域获得显著成效，完成了将半成品传输到下一条自动化生产线和将零件送至深加工的挑战。在这些应用中，优傲机器人只需简单编程便可投入使用，大大缩短了工人的工作时间，使其可以完成更加有挑战性的工作。UR机器人在亚洲地区的应用包括：数控送料机和注模机维修保养。

30分钟实现机器人编程

凭借其独特的图形用户界面(GUI)，UR机器人可以在半小时之内完成设定和编程。使用者不需要熟练的编程技巧即可完成操作。若想让机器人展示你所希望它完成的动作，可以通过在显示屏上拖放标准路线到”脚本”中或者直接抓着机器人手臂来实现。

优傲机器人公司研发出来的图形用户界面(GUI)叫做Polyscope，它是基于Linux OS平台运作的程序，可以为特定的任务和工具进行轻松的定制化服务。这套Polyscope编程开发装置需要配有机器人进行工作。

UR机器人也配有数字和模拟输入和输出I/O口以及以太网接口，通过I/O插口或以太网插口与外部设备和其他控制系统如PLC和SCADA系统进行通讯。机器人和控制器除了能够控制传感器、视象系统、传送器的激活和其他外部设备之外，还能控制很微小的单元。

优傲机器人大家庭

经过多年对机器人的潜心研究，Universal Robots (优傲机器人)研发出了UR5与UR10机器人。最先研发出的UR10最高载重达10公斤，而UR5则被国际机器人联盟——IEEE机器人和自动化国际会议评选为“全球最具创意的机器人”。

关于Universal Robots (优傲机器人)公司

Universal Robots (优傲机器人) 是一家引领合作型机器人全新细分市场的先驱企业，该公司关注机器人的用户可操作性和灵活度。自2009年推出首款UR机器人以来，公司发展迅猛，如今UR机器人已遍布全球50个国家。Universal Robots(优傲机器人)公司总部位于丹麦欧登塞市，所有研发和生产制造均在总部进行。

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