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(yīng)用領(lǐng)域，開拓新的目標(biāo)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(jī)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(jī)器人進(jìn)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(jī)器人下達(dá)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(jī)器人需要“學(xué)會”路徑、動作、力和極限值這些概念。在經(jīng)過反復(fù)的試驗之后，機(jī)器人可以以很高的精度任意重復(fù)所掌握的流程和數(shù)值，這足以應(yīng)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(jī)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(jī)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(yīng)，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(jìn)行簡單可編程和機(jī)器人輔助的加工
機(jī)器人自我編程

“Lead Through Teaching——通過教育引導(dǎo)”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(biāo)點擊，即可達(dá)到目的。由此，他只需用手把機(jī)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(jī)器人觸遍部件的輪廓，并通過Automatic Path Learning（自動路徑學(xué)習(xí)）功能掌握所需的位置。由此，即使在相當(dāng)短的時間內(nèi)，復(fù)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(fù)雜，則軟件的能效就越強(qiáng)。由此可以節(jié)省下高達(dá)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(yīng)。

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(fù)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(jìn)行均衡，同時在必要時也對給定的路徑進(jìn)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(jìn)刀過深的影響。FC Pressure功能還可以降低工件表面受損的風(fēng)險，并對刀具的磨損狀態(tài)做出預(yù)診斷。

機(jī)器人適應(yīng)加工速度

FC Speed-Change功能通過更改機(jī)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(jī)器人手的進(jìn)給速度并使加工的力保持恒定。此外，機(jī)器人還可以通過這種方式防止工件或刀具因機(jī)械載荷或熱載荷過大而受損。這種最優(yōu)化的機(jī)器人加工速度控制降低了的工件和刀具損傷風(fēng)險，特別是增強(qiáng)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(jì)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(jī)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(jī)器人在此處會出現(xiàn)重復(fù)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(jìn)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(dá)到為止。

而Frits（Force-controlled robotic intelligent test system力控機(jī)器人智能檢測系統(tǒng)）的情況則不同。機(jī)器人在移動載荷物的同時進(jìn)行力的調(diào)節(jié)，從而使載荷物總是按照額定值進(jìn)行加載。在連續(xù)試驗中，載荷物非常準(zhǔn)確也很接近現(xiàn)實地模擬人的重復(fù)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(jī)器人采用Frits來模擬入座時的復(fù)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(xué)習(xí)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(yīng)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(jī)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(jìn)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(biāo)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(dǎo)）。研究人員想采用這種方式，引導(dǎo)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(jī)器人“向這邊移過來，等候5s！”用戶通過加工流程，把機(jī)器人逐步引導(dǎo)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人還很陌生的公司和企業(yè)在全球競爭中獲得新的機(jī)會。