德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会北京代表处
生产活动中的人与机器人:新的研发技术

© Fraunhofer IFF, Stefan Deutsch

 

未来的工厂会高度自动化,尽管如此人依然在生产活动中起到最重要的作用。

 

无论是智能辅助机器人的应用,还是安全考虑下人与机器人之间的有效协作规划,还是机器人直观的标称,或者是确定和监测人的工作空间——弗劳恩霍夫工业自动化研究所(IFF)的研究人员在众多科研项目中开发了相关的解决方案,并在慕尼黑Automatica展会上展示了他们的最新进展。

 

 

1

计算机辅助安全

人与机器人协作的高效规划

未来的生产活动中人与机器人的合作会更加密切。在这种人与机器人的合作(MRK)中,安全是第一位的。因此,MRK的应用主要针对速度和距离的监测或功率和力的限制(根据ISO/TS 15066)。由于其复杂的要求,这两种操作模式对人和机器人的周期时间和空间要求都有很大影响。到目前为止,通常只能通过对机器人进行测量来确定MRK是否符合其经济规格。

 

通过计算机辅助安全,弗劳恩霍夫IFF研究所提出了新的规划工具,这些工具可以帮助具有经济效益和安全性的MRK应用有效地取得成功。软件模块可用于有效计算安全距离和速度。这些模块可以被集成到模拟环境或机器人控制器中,使经济规格与适用的安全要求精准匹配。这可以防止错误规划,节省工程成本。

 

2

Cobot-Planer

规划安全可靠的MRK

机器人为所谓的“Cobots“人机紧密合作而生,就必须在设计过程中注意安全性和经济效益。在这种情况下人的安全也是重中之重。

 

到目前为止,只有碰撞检测可以显示出人机合作Cobot在何种速度下仍然符合ISO/TS 15066的生物力学极限值。因此,只有在后期才清楚人机合作Cobot能达到怎样的周期时间,以及投资是否能得到回报。弗劳恩霍夫IFF研究所为此开发了Cobot-Planner。

 

这个交互式网络应用程序通过基于模型的模拟进行计算来得出最大允许速度来支持规划。技术基础是由各种模型形成的,这些模型精确模拟了机器人碰撞对人类的影响。模拟的结果有助于计算初期盈利能力,其中包括对Cobots的安全要求。

 

3

对机器人进行直观编程的输入装置

 

简易的编程使机器人能投入到许多创新应用中。有了这个创新的输入装置,复杂机器人路径的编程可以经济且快速地实现。该输入装置可投入到各种应用,如焊接、密封剂或检查。目前,该方法正被用于一个非静止的机器人平台上,用于大型部件的自动化多层焊接。

 

4

基于投影的智能辅助

用于人工和机器人辅助的工作流程

© Fraunhofer IFF

 

在人工装配中,由于变种更多,批量更小,员工的任务变得越来越复杂。

 

所谓的工人辅助系统在这里提供了有效的支持。弗劳恩霍夫IFF研究所的增强现实辅助系统将数字信息直接投影到真实环境、部件或工作站上。覆盖物放置在正确的环境中,在组件位置上虚拟图像也与真实图像吻合。这为技术工人在工作过程中提供了特别生动的支持。一个基于摄像头的人工智能系统实时分析工人、部件和机器人在工作区的当前位置,并通过手势识别实现与协助系统的直观互动。

 

5

在柔性生产和可变生产线中

更为精准的机器人应用

 

工业机器人早已应用在大规模生产中。为了尽可能有效地生产定制产品,机器人系统必须在灵活性方面更上一层楼。人们要求机器人能够自动适应各种产品的变种,对不断变化的环境条件作出反应,并仍能实现高精准度。弗劳恩霍夫IFF研究所结合了传感器技术和智能软件,以无接触和高精度的方式检测部件的当前位置和部件的公差——无需准确定位组件或手动校准。

 

在2022年6月21日至24日的Automatica展会上,弗劳恩霍夫IFF研究所在A4.224展台展示了这些技术以及其他技术和潜在应用。