理想的人机交互机器人

案例研究协作机器人

　　在一个有先见之明的 MRC 试点项目中，管理部门着手实现两个目标，即有效生产粮食和使工作场所人性化。

　　Bischofsell Nahrunsmittel AG 是一家总部设在圣加伦附近同名小镇的公司，专门生产方便食品。这家工厂日以继夜地制作美味可口的现成饭菜，在高级烹饪环境中也不例外。客户对这些产品的需求随着其质量和制备的方便而不断增长。

　　Bischofsell Nahrungsmittel AG 的技术项目经理和专用自动化专家 Stefen Knoll 是 MRC(人-机器人协作)概念的主要倡导者，而不仅仅是因为容量增加的原因：“MRC 提供了一个全新的可能性范围。它显然给了我们相对容易地扩大我们的能力的机会，但它也使我们能够通过机器人为我们的雇员在灵活性和智力方面的优势提供有针对性的支持，从而减少健康危害和由压力活动引起的对人类的伤害的风险。 "

　　当在操作中观察到应用时，Knoll 所指的情况就变得明显了。它包括将直接从生产线上取来的包装齐全的方便盘子堆叠在金属托盘上，然后放入手推车中运送到巴氏杀菌/灭菌装置。这个过程的各个阶段，在整个过程中手动执行时，都会给员工带来伤害风险和健康风险。　

最大限度的工作安全-尽量减少伤害的风险

　　虽然铝制托盘上的即食食品的分布和各层之间的间隔物的放置是包装生产线上最令人愉快的工作之一，但将大型金属托盘堆叠在手推车上绝不是一项受欢迎的活动。在整整8小时的轮班工作中，搬动这些重5公斤、重900毫米、重900毫米的托盘是一项繁重的工作。托盘必须准确地放进手推车里，这就带来了手指被压碎的风险。

　　“我们的员工在这项工作中非常有经验，但是受伤的风险是不能排除的，” Knoll 补充道。 "还有什么比把人和机器之间的整个处理过程分开更合适的呢 ?此外，在一个紧凑的工作站上直接协作而不被安全屏障隔开，可以分配给人类雇员的任务和涉及到机器人受伤风险的艰苦操作更令人愉快。在我们看来，MRC 提供了一个有效的解决方案。 "　　

内部开发的智能解决方案

　　然而，执行提议的方案结果比预期的困难。经过彻底的分析，系统集成商最初对应用的可行性表示怀疑。风险评估、界面定义、区域感觉保护、选择合适的机器人 — — 有许多担忧促使谨慎的工厂工程师退出了这个开拓性的项目。

　　然而，stefen knoll 和他的团队仍然相信它的优点，所以只有一件事可以做：他们必须通过自己的努力来实现 mrc 概念。由于该公司已经在其他应用中使用了各种机器人，并且已经证明了该领域的专门知识，因此，实现这一目标的先决条件得到了满足。然而，MRC 应用程序将是未知的领域。

　　在寻找合适的机器人供应商的过程中，诺尔回忆了2016年参加一个展会的情景。在展会上，史泰博 (Staubli)是参展商之一：“在一次机器人大会上，我看到了新的 TX2 系列。Staubli 将这些六轴机器宣传为世界上安全机器人领域中速度最快的机器，并将其模块化的 PLE/Sil3 安全功能作为理想的 MRC 应用资格。快速，易于编程的机器人直接人机交互与适当的高有效载荷-我们意识到这可能是我们的特殊情况下的答案。 "　　

理想的人机交互机器人

　　立即与霍根的斯塔布利的瑞士办事处建立了联系，从那时起，事态迅速发展。通过与 STAUBLI 的协商，确定了适合于这种人机交互的机器人：带 CS9 控制器的 TX2-90L。与经典的 COBOT(协作机器人)相比，这种协作式六轴机器具有必要的负载，可以用于所讨论的应用程序。缺少的是一个合适的通用夹持器，既可以用来夹住铝制托盘，也可以用来夹住空间。为了不浪费更多的时间，这家瑞士公司从自己的资源中设计并建造了夹钳和完整的系统。

　　该应用包括四个主要部件：机器人、托盘盒、间隔送料带和堆垛小车。单元格的工作流程如下。当一名员工在铝制托盘上分发即食食品，然后将间隔板放置到下一层时，运行在 SLS(安全限速)模式下的 Staubli 六轴机器从饲料皮带上拾起四个间隔板，并将它们放在杂志上的顶部铝制托盘上。然后，它将金属托盘和隔片从杂志中拿出来，将其向堆垛小车的方向摆动，并在指定的位置等待，直到它的人类同事完成分发当前的即食食品层，然后按一个按钮确认整个过程已经完成，并从工作区域撤出。机器人，现在正在高速运行，插入新的托盘在堆垛小车准备为下一层。一个新的循环可以开始了。一旦员工重新进入系统确定的周长，机器人自动返回安全限制的速度。

学徒程序复杂 MRC 应用

　　来参观 Bischofszell 的先驱 MRC 概念的访问者很难相信整个系统 — — 包括风险评估、区域感觉保护、编程等等。 — — 仅在4个月内就被开发出来，没有外部专家的任何投入。密集的训练迅速使 Migros 团队能够从他们自己的经验中制定风险评估，并获得相关的专业知识来规划一个复杂的 MRC 过程。游客们还对 Raphael Merz 印象深刻，他是一名第四年的 Migros 培训生，对自动化很有兴趣，在 Horgen 的 Staubli 完成为期四天的 VAL3 编程课程和为期两天的安全培训后，他能够在几周内编写完整的 MRC 应用程序。

　　Stefen Knoll 有理由为他的团队在设计该系统方面取得的成就而感到自豪。特别让 MRC 爱好者高兴的是，它彻底遵守了最严格的安全标准：“MRC 是未来，但前提是安全得到保证。在我看来，合作的 STaubli 机器人是市场上最安全的机器，能够处理如此高的有效载荷。我们能够涵盖完整范围的区域保护规范与 STaubli TX2 的独特的模块化 PLE/Sil3 安全功能-安全限制速度，安全停止，安全区和安全工具-并与两个生病的激光传感器。结果，我们的员工能够与机器人并排工作，甚至在一个车站没有安全屏障。 "

　　Bischofszell 的开发团队已经证明，在 Migros 集团的许多生产和装配线上，人与机器人的交互具有巨大的潜力。 “当然，为了确保在生产环境中服务的持久性，一些最终的详细改进必须在系统推出之前被纳入系统，” Knoll 补充道。 Migros 公司可能很快成为世界上第一批将 MRC 应用于其生产设施的标准技术的食品制造商之一。