自動化技術(shù)是全球競爭的關(guān)鍵所在。不僅只對于企業(yè)自身的生產(chǎn)效率，對于企業(yè)自身的產(chǎn)品來說也是如此。為了不斷開發(fā)新的應用領(lǐng)域，開拓新的目標和行業(yè)，企業(yè)往往需要用到智能型技術(shù)解決方案。例如智能機器人，它可以識別諸如力和動作等性能，也能顧及其功效，還能從語言指令中，自動生成程序。這些特性旨在提高加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率。

Flex-Pendant手動圖形操作儀可以使用戶在無編程知識的情況下，對ABB機器人進行簡單編程
通常情況下，編程或指令都是由編程人員或操作人員向機器人下達的。這種工藝流程往往比較耗費人力物力，尤其是在時間耗費上。鑒于此，機器人需要“學會”路徑、動作、力和極限值這些概念。在經(jīng)過反復的試驗之后，機器人可以以很高的精度任意重復所掌握的流程和數(shù)值，這足以應對靜態(tài)的任務(wù)。但是，實際生產(chǎn)中也有很多針對動態(tài)或變化著的邊緣條件和流程。在簡單的機械加工場合中，有可能出現(xiàn)編程路徑的尺寸偏差或障礙，而在連續(xù)性的檢驗過程中，這可能是由不斷變化著的阻力或材料的彈性引起的。針對這些現(xiàn)實情況，ABB公司研發(fā)出了柔性精加工解決方案（FC）（圖1）。這些方案基于集成在機器人手上的精密的傳感元件和特殊的軟件來工作，傳感器對10N的力的變化都會有所反應，由此即可實現(xiàn)一些重要的功能和用途。

圖1 Force Control Machining（力控制加工）功能用于對任意工件進行簡單可編程和機器人輔助的加工
機器人自我編程

“Lead Through Teaching——通過教育引導”的軟件功能可以為用戶提供路徑簡單的編程支持。與傳統(tǒng)的費時費力的編程過程相反，F(xiàn)lex-Pendant手動操作儀和軟件可以減輕用戶的工作量。通過圖形用戶界面，用戶只需少許的鼠標點擊，即可達到目的。由此，他只需用手把機器人引向大致的后續(xù)工作位置，并輸入此工作位。對于此類少量的輸入，依據(jù)部件的具體情況，可允許有幾個毫米的誤差。接著，機器人觸遍部件的輪廓，并通過Automatic Path Learning（自動路徑學習）功能掌握所需的位置。由此，即使在相當短的時間內(nèi)，復雜的路徑也可迅速完成，而費時費力的編程工作即可被省去。顯而易見的是：工件越復雜，則軟件的能效就越強。由此可以節(jié)省下高達90%的編程時間，整體設(shè)備的效益可得到極大的提高，制造廠家可對客戶的要求做出更快和更靈活的反應。

在加工過程中，F(xiàn)C Pressure功能用于維持恒定的壓靠力（直角對著路徑），使得刀具以一個恒定的壓力壓向工件的表面。設(shè)定值和極限值依據(jù)工藝流程和材料而定，如自動磨削，對鑄件和毛刺的銑削與鏜削，對木質(zhì)工件的磨削或?qū)δ九c塑料復合材料或其他材料的磨削。在每一個加工階段，軟件都可測得力的實際值，并把實際值與額定值進行均衡，同時在必要時也對給定的路徑進行改編。由此可以確保刀具總是沿著工件表面行走，而不受工件外形凹凸不平、加工公差或進刀過深的影響。FC Pressure功能還可以降低工件表面受損的風險，并對刀具的磨損狀態(tài)做出預診斷。

機器人適應加工速度

FC Speed-Change功能通過更改機器人軌跡速度，來實現(xiàn)在加工過程中對材料的恒定速度切削。加工過程一旦出現(xiàn)過高的加工阻力，軟件就會自動降低機器人手的進給速度并使加工的力保持恒定。此外，機器人還可以通過這種方式防止工件或刀具因機械載荷或熱載荷過大而受損。這種最優(yōu)化的機器人加工速度控制降低了的工件和刀具損傷風險，特別是增強了流程安全性，這些使得生產(chǎn)效率和整個加工過程的經(jīng)濟效益得到了極大的提高（圖2）。


圖2 常規(guī)加工和技術(shù)方案的最重要原則與FC機加工的最重要原則的對比
在ABB這一技術(shù)基礎(chǔ)上，Magna International公司的子公司ACTS研發(fā)出一種全新的車座檢測系統(tǒng)。檢測對象是在測試過程中會因載荷的不同而發(fā)生變化的座椅（坐墊的夾持力和彈性逐步減弱）。常規(guī)配置的機器人在此處會出現(xiàn)重復作業(yè)，即沿著給定的動作軌跡行走，同時測量所獲得的力。在每個循環(huán)之后，它會把實際值與額定值進行均衡，并糾正軌跡，以用于下一個作業(yè)循環(huán)。由此連續(xù)幾個作業(yè)循環(huán)，直至額定值重新達到為止。

而Frits（Force-controlled robotic intelligent test system力控機器人智能檢測系統(tǒng)）的情況則不同。機器人在移動載荷物的同時進行力的調(diào)節(jié)，從而使載荷物總是按照額定值進行加載。在連續(xù)試驗中，載荷物非常準確也很接近現(xiàn)實地模擬人的重復上下車動作，由此可得出在現(xiàn)實條件下的疲勞和磨損狀況（圖3）。


圖3 機器人采用Frits來模擬入座時的復雜動作過程。所獲得的數(shù)據(jù)可以對長期狀態(tài)做出客觀的表述
材料疲勞或材料失靈的測量值也可在“力-行程”曲線上反映出來，檢測者可以得出有關(guān)座椅舒適度及其變化的可靠結(jié)論。由于有了自動路徑學習功能，檢測者在新的測試或新的任務(wù)中，也會得益于很短的編程過程。新的測試系統(tǒng)的應用場合幾乎不受限制，例如力矩調(diào)節(jié)的車輛元件在安裝狀態(tài)下（如座椅、車門、頂板、方向盤等）的連續(xù)運行檢測只是可能的眾多檢測項目中的一項。另一方面是對調(diào)節(jié)裝置、開啟裝置和關(guān)閉裝置（如門把手、檔位和方向盤）的操作力的測量。適用于汽車領(lǐng)域的方面，也可轉(zhuǎn)用到航空、船舶或通用機器制造直至對電器設(shè)備活動部件的檢測上。對此，檢測系統(tǒng)會幫助用戶對檢測序列進行直接記錄。另一方面，已編程完畢的檢測流程及其檢測坐標可以一次性被存儲，由此可以極大降低后續(xù)試驗所需的換裝和編程等費用。

采用“順從型設(shè)備”使工作更加簡便

在歐洲一個研究項目的框架內(nèi)，ABB公司完成的任務(wù)更接近于以往對“聽話的設(shè)備”的設(shè)想，這種研發(fā)被稱之為Lead Through Programming（通過編程引導）。研究人員想采用這種方式，引導沒有經(jīng)驗的用戶實現(xiàn)編程。這種創(chuàng)新型的技術(shù)方案以用戶借助關(guān)鍵詞可以調(diào)用的指令為基礎(chǔ)，譬如他可以要求機器人“向這邊移過來，等候5s！”用戶通過加工流程，把機器人逐步引導到編程員的工位上。系統(tǒng)只向它提供與特定情況相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵詞或編碼指令，機器人此時就會接收口令性的指令，并生成一種控制程序。用戶既不編寫程序，也無需掌握編程知識。聽從口令的機器人在將來還可以向沒有任何編程經(jīng)驗也不懂信息技術(shù)的員工提供機器人輔助的全自動化生產(chǎn)。工作經(jīng)驗和用戶訣竅即可取代編程知識，這樣有助于對機器人還很陌生的公司和企業(yè)在全球競爭中獲得新的機會。