工业机器人正变得更易于编程、用途更广泛、更具成本效益、更准确且移动性更强。这些变化正在降低进入壁垒、缩短投资回报并使机器人成为更实用的投资。
Rob Totten，FANUC 的工程经理，为公司的一个机器人编程协作机器人。他说，Rockwell Auto-mation 于 2015 年发布了 FANUC 机器人的附加配置文件 (AOP)，以便更简单地将 FANUC 机器人集成到 Rockwell 架构中。 长期以来，机器人一直是汽车制造业的重要组成部分，现在也正在扩展到其他领域。协作正在成为一个关键趋势——协作机器人 (cobots) 和公司之间的协作以生产改进机器人技术。
“新技术正在让机器人进入以前不可能的应用，”推进自动化协会 (A3) 副总裁 Bob Doyle 说。 A3 每隔一年举办一次 Automate 展会。
ARK Invest 预测 2025 年将售出 340 万台工业机器人，高于 2017 年的约 380,000 台。ARK Investments 诚然看好机器人成本，预测价格到 2025 年，工业机器人的价格将下降 50-60%，降至每台不到 11,000 美元，是其他预测价格的一半。
“我们的目标是：如何让我们的制造系统更精简？” Hexagon Integrated Solutions 的产品/业务开发部门 Scott Everling 说。使用更小、移动性更强的机器人技术，“可以避免安装大型加工解决方案的成本和不灵活。制造商正在将这些机器人解决方案视为将制造自动化带入新领域的一种方式，因为成本。”
总的来说，人与机器人之间的交流变得更加容易和快捷。一个例子是罗克韦尔自动化和 FANUC America 之间的合作，它可以更轻松、更具体地识别与机器人和应用程序相关的问题。
虽然工人仍然需要培训，但制造商已经使机器人编程变得更容易、更直观，多伊尔说。操作员不一定需要四年制工程或编程学位。相反，拥有两年制学位和/或学徒制的高中毕业生可以使用机器人技术并证明是有价值的员工。
工人不再需要精通所有机器人语言并为每种机器人开发单独的程序使用的机器人类型。 Gibbs 说，Ready Robotics 的 Forge 操作系统于 2017 年 7 月发布，使用相同的界面运行工厂的所有机器人。向星球大战的 C-3PO 眨眼，礼仪机器人与数百万人类和机器人对话对于多种语言，Forge O/S 充当一种翻译器。
“以前，你必须精通每种语言，”他说。 “然后你必须为 PLC 编写梯形图逻辑，然后编写脚本让 PLC 和机器人相互对话。然后你必须对任务进行编程。然后你必须调试一切。这可能需要几天或几周的时间。在一两天内，我们已经能够培训没有机器人经验的人——不仅是如何使用机器人，还包括如何为不同的任务重新编程机器人工作单元。”
就像使用机器人一样简单智能手机
由于易用性的提高，最初因担心培训难度和需要聘请专家对系统重新编程而抵制机器人的制造商已经能够迅速实现收益， Gibbs 说。
开始“就像构建流程图”，他说。 “你将构建块链接到流程图中。做一个很容易非常复杂的程序和我们简单的界面。您不必使用示教器。您构建程序，拖放。”
可能一直对机器人持怀疑态度的个体工人能够快速跟上速度。
“这本质上就像使用您的智能手机一样电话，”吉布斯说。 “你插上电源，我们就开始通过 Forge/OS 对所有内容进行编程。语言无关紧要。因为我们让它变得如此简单，那些认为机器人很难的人很快就学会了。”
Ready Robotics 的客户购买 Forge/OS 工作站和控制器，然后支付持续订阅费用（机器人即服务）用于操作系统，他说。
“我们的一些客户已经能够在几个月甚至几周内节省数万美元，”吉布斯说。 “他们能够以 50% 的速度还清资本支出。然后它开始滚雪球。”
协作 betw其他公司也有所收获。
罗克韦尔自动化在 2015 年发布了 FANUC 机器人的附加配置文件 (AOP)，以便更简单地将 FANUC 机器人集成到罗克韦尔架构中，FANUC 工程经理 Rob Totten 说。
在此 AOP 之前，准备使用 FANUC 机器人的制造商必须修改软件参数以匹配 FANUC 机器人并运行多个配置屏幕，Totten 说。
“现在，他们可以选择从 Rockwell 软件中的设备列表中选择 FANUC 机器人，将其添加到项目中，将其添加到您的程序和驱动程序中，”Totten 说。 “这使得添加机器人变得容易得多。 AOP 发布后，我们接到的关于如何部署机器人的电话就少了。”
汽车以外的行业看到了收益
汽车行业继续在北美的机器人部署方面处于领先地位，有 52 个% 截至 2018 年，Doyle 说。但这比 2017 年的 58% 有所下降，因为其他行业的部署有所增加。
机器人部署根据包装机械制造商协会 2018 年的销售数据，食品和饮料行业的销售额有所增加。食品、饮料和个人护理的销售额增长最快，市场份额为 13%，仅次于汽车，根据今年发布的 PMMI 研究报告。
Doyle 说，食品和饮料市场份额增加的一个原因是新的软机器人夹具。有了这些夹具，机器人现在可以处理面包面团和西红柿等食物。他说：“在软抓手出现之前，没有通常用于汽车的金属型抓手可以在不把番茄变成番茄酱的情况下抓起番茄。”
尽管机器人的表现仍无法与人类相提并论，但机器人的性能有所提高根据 ARK Invest 的数据，从 2015 年到 2018 年，他们拾取和放置物品的能力提高了八倍。
机器人变得越来越准确
过去，机器人的测量并不总是能够实现所需的测量精度Hexagon 的 Everling 说，它贯穿整个零件。例如，机器人可以很容易地执行在结构边缘附近涂胶的任务。
“看着表面的边缘，机器人可以在距离边缘三毫米的地方涂胶，只要机器人可以看到边缘，”他说。当机器人可能需要在更大的结构上执行钻孔等任务时，挑战就来了。
Everling 说，Hexagon 的 Leica Absolute Tracker 测量和检测系统将制造过程精度提高到 50-75 微米.数据反馈也提高到 1,000 点/秒，从而实现实时控制。
空间节省和灵活性
机器人制造系统与 Hexagon 的 Leica Tracker 相结合，成本比技术低 20% Everling 说，执行类似的任务。 “我们得到的反馈是整个过程更加灵活，将所有东西放在一起的成本更实惠。”
但最大的优势在于整体尺寸和灵活性。
Hexagon 的 Leica Tracker 重量不到 14 公斤，比其他系统小 20-30%，他说。但真正的突破是整个制造系统的尺寸要小得多，尤其是当机器人可以放置在自动导引车 (AGV) 上时。与其他系统相比，Leica Tracker 还更易于打包、拆包和移动。
“在 Leica Tracker 之前，制造商使用来自各种原始设备制造商的大型定制机械，”Everling 说。 “其中一些大型五轴机器有 30、40 和 50 米长。一旦您将其中一个放在某个位置，就没有机会移动它。越来越多的公司正试图在有限的空间内启动和运行新的生产线。”
Scott Everling 介绍了 360° FMC-Tracker，一个灵活的测量单元由 Leica Absolute Tracker AT960 的“绝对精度”和来自 Hexagon Manufacturing Intelligence 的 Leica T-Scan 5 激光扫描仪提供支持。 例如，他说，机器人系统可以移动到机翼，而不是将机翼带到机器人测量系统。
“你可以把它带到你已经组装机翼的地方翅膀，”他说。 “你还有一些非常大的东西——龙门系统上的机器人。但是以前，你有这个巨大的结构，它是建造好的，不能移动。现在，您不再需要将机翼带到这个可怕的工具，而是将机器人放在 AGV 上并将 AGV 带到机翼所在的位置。这个房间大小的制造系统沿着机翼向下移动。它更加灵活。”
这些改进为更多部署打开了大门。在 Leica Tracker 之前，“为这些应用购买超大型机床的投资回报率简直是非对一些制造商来说，”他说。 “我们想让这些生产线比过去更灵活，并拆除基础设施。这就是关键，彩虹尽头的金罐。”
EDA 自 2013 年以来发挥作用
2013 年发那科和罗克韦尔自动化在机器人技术方面又迈出了关键一步Totten 说，他们合作生产增强型数据访问 (EDA)，使更多数据能够在机器人和 PLC 之间共享。
使用早期技术，遇到问题的机器人会发送一条基本消息，内容如下“设备 1 故障，”他说。
技术人员必须步行（可能需要 100 码，上下一段楼梯）到机器人示教器处，以确定故障的性质，解决问题，然后走回 HMI（人机界面），将系统恢复为自动。
“根据生产线的布局，需要走很多路，”Totten说。
通过EDA，机器人或与机器人集成的PLC可以在HMI或生产宾果板上的显示器上读取和描述特定故障，例如水流故障或焊接控制器故障，他说。然后合适的技术人员可以直接找到机器人或其他设备来解决问题。
“真正节省的时间是访问设备，而不必越过一条线才能到达机器人，”Totten 说.
EDA 还允许轻松跟踪趋势，他说。
“知道一家汽车厂的‘机器人 3’在上一个班次期间发生了 10 次故障是一个事情，”他说。 “最好知道所有 10 个故障都发生在这个特定的工作或这种类型的车辆或这两个过程位置”，因为这种信息可用于帮助安排维护，以及审查特定的程序或应用程序。
新兴技术，如协作机器人 (cobots) 以及 AGV 和自主移动机器人 (AMR) 正在引起人们对机器人技术的关注，尽管公司最终可能会认为传统机器人更有意义。
协作机器人于 2013 年左右在自动化贸易展上推出，到 2019 年许多多伊尔说，贸易展摊位有某种协作应用程序。人们对 AMR 的兴趣也以类似的速度增长，AMR 在 2015 年左右进入贸易展现场。
“当然，协作机器人旨在具有更简单的人机界面，让人们更轻松地为机器人编程，”他说。 “一些公司甚至提供了手动引导程序和更加用户友好的示教器。”
协作机器人和 AMR 并不总是解决问题的方法。两者都带来了挑战。
“潜在的最终用户可能会阅读有关移动机器人的信息或看到有关亚马逊机器人技术的信息，并认为移动机器人可以解决所有配送挑战，”Doyle 说。 “用户必须确定：AMR 是否真的带来有新机会吗？”
例如，虽然 AMR 消除了对 AGV 所需的地板磁力线的需求，但 AMR 需要可靠的 WiFi，这在工厂中并不总是可用，他说。
而且，“协作机器人通常速度较慢且有效载荷较低，因为它们的动力有限并且无法高速运行以防有机会撞到某人或某物，”Doyle 说。
