机器人普及

更短的产品生命周期和对提高制造灵活性的需求，正在给许多行业的自动化用户带来压力。随着美国经济的改善，有越来越多的迹象表明，工厂终端用户和系统集成商正在更频繁地将机器人作为满足这些需求的一种方式。

在经历了2001年和2002年痛苦的市场低迷之后，去年前三个季度的机器人单位订单和出货量都增长了28%，密歇根州安阿伯的机器人工业协会(RIA)说。此外，来自现场的报告指出，机器人系统将在从食品到汽车等行业得到更广泛的应用。

下一波

“在汽车工业,机器人的使用往往运行在波,我认为我们进入另一波专用机器人再次抬头,固定自动化,”吉姆•威尔斯说高级职员研究工程师,制造系统,在通用汽车公司技术中心,在密歇根州沃伦。在这些技术中，Wells提到了越来越多的高有效载荷机器人，它们现在可以处理高达500公斤的汽车组件，以及紧凑的点焊机器人，它们可以在一个单元内的其他更大的机器人下面工作，从而在不大幅扩大工作范围的情况下触及更多的焊点。他表示，这两种方式都有助于通用汽车追求更灵活、更灵活的生产方式，并缩短生产交货期。

汽车原始设备制造商(OEMs)和供应商仍然是机器人供应商的最大客户，占其销售额的50%以上。但其他行业也在增加对机器人的使用。

在密歇根州奥本山(Auburn Hills)的机器人供应商ABB Inc.。， Åke林奎斯特认为，目前非汽车行业增长最快的领域是食品和消费品行业。“我认为消费者对大品种的需求,更频繁的改变产品尺寸和产品包装的需求正在推动更灵活的自动化,这是采摘机器人发挥作用,包装和码垛、“观察Lindqvist, ABB集团副总裁,机械产品和自动化,北美。林奎斯特最近当选为RIA主席。

卡夫食品公司的自动化经理保罗•多尔对此表示赞同。机器人系统价格的持续下降使机器人在食品和消费品行业更具成本效益，多尔说，他的总部设在威斯康星州麦迪逊。他同时也是RIA董事会成员。多尔指出:“在过去五年中，在某些情况下，机器人系统的价格几乎下降了一半。”

与机器人应用更为广泛的汽车和半导体等行业相比，消费品行业的利润率要低得多，而且传统上更青睐固定自动化，而不是成本更高的机器人。“但随着这些机器人系统的价格下降，特别是考虑到它们提供的灵活性，现在使用机器人开始变得更有意义，”多尔说。因此，他指出，一些消费品公司最近加大了对机器人的使用，其中许多机器人配备了视觉引导，用于码垛等任务。

机器人基础知识

工业机器人自40多年前问世以来，为自动化用户提供了灵活性方面的优势。与专为执行单一任务而设计的固定或硬自动化设备相比，机器人手臂是一种多功能机械手，可以通过编程和重编程来执行各种不同的任务。现代机器人通常依赖电动伺服控制技术，提供高精度。当配备了视觉或力传感等传感系统时，机器人可以适应工作环境的变化或变化条件。

用于焊接、喷漆和搬运重物的大型机械臂通常有六个运动轴，使它们能够将工具或物体置于空间的任何方向，以及工作范围内的任何位置。更小的四轴模型称为SCARA机器人(用于选择性遵从铰接式机器人手臂)，通常用于更轻的、拾取-放置装配或材料处理应用。根据尺寸和风格的不同，机器人的价格从桌面SCARAs不到2万美元到大型六轴机器人超过10万美元不等。

“机器人的最大优势是它们可以重复使用，”总部位于底特律的塑料汽车油箱制造商Vitec LLC的技术专家马克•谢弗(Mark Schaffer)表示。过去几年，该公司一直在使用ABB的机器人。Schaffer说:“如果你为一个程序引入一个持续三年的机器人，你可以在另一个程序中再次使用同样的机器人，因为机器人的平均寿命可达10年。”另一方面，他补充说，使用这项技术的一个缺点是机器人手臂“可能很昂贵”。

卡夫的Doll也认为，尽管系统价格的下降使机器人在许多应用中更具吸引力，但成本仍然是一个障碍。多尔说:“如果你用机器人来做挑选和放置活动，通常会有一种解决方案，包括一些带有固定装置的气缸，这总是会更便宜。”“因此，你必须展望未来，并说，‘好吧，不必每次我们有一个应用程序来挑选和放置东西时都重新设计这些装置，我们可以在现有的机器人上安装一个新工具，这样做的工程工作量要少得多，’”他说。

需要,一种加速的需要

一些机器人用户指出，与更复杂的硬自动化设备相比，机器人部署或重新配置的速度更快。卡森(Andy Carson)就是这样一位用户，他是田纳西州纳什维尔市(Nashville) RTS Wright Industries LLC电子组装业务部门的主管和业务部门经理。,系统集成商。据卡森估计，由赖特公司制造的所有装配自动化系统中，约有三分之二采用了机器人，而五年前这一比例仅为三分之一。他指出，这种趋势的主要原因之一是对速度的需要。

“就在不久前，我们还看到一些项目的交货期在45- 55周之间。现在，似乎每个与我交谈过的人都希望在25周内完成。”卡森解释说，由于定制工程的时间减少，RTS Wright越来越多地转向机器人，近年来机器人变得非常可靠，价格也更便宜。他说:“机器人解决方案可以大大简化任何给定站点的工具，通常情况下，你可以在六到八周内得到机器人，这就给我们带来了很大的压力，在日程安排方面。”卡森补充说:“在过去的几年里，机器人已经成为一种商品。”“我们认为机器人是快速为客户提供解决方案的好方法。”

工厂自动化系统公司是一家总部位于亚特兰大的系统集成商，机器人技术总监Ron Potter指出，基于机器人的解决方案今天比过去更容易被终端用户接受。他表示，工业机器人必须克服上世纪80年代初的坏名声，当时华尔街分析师和一般媒体对这项技术进行了过度炒作。但从那以后，稳步的改进赢得了许多制造商，波特总结道。

波特说，在过去的5到10年里，机器人制造商一直专注于制造尽可能可靠、有用和用户友好的机器人手臂。他指出:“现在，机器人故障的平均间隔时间约为5万或6万小时，因此，用户对于维护和保持复杂机器运行的一些担忧已经消失。”“机器人不再是一个复杂的机器。它真的非常可靠，而且已经简化了很多。”

通用汽车的Wells认为，在某些应用中，机器人解决方案不仅实施起来更快，而且比定制的硬自动化更可靠。他认为:“说机器人是商品有点苛刻。”Wells说:“但它们是大批量生产的、高度可靠的运动装置，已经被制造商精心设计和验证过了。”“当你看一看产品的范围、功能、灵活性、工作范围和可用的控制，机器人是任何专门制造的、你自己的那种一次性自动化都难以击败的。”

机器人的使用也越来越简单，特里·奥康奈尔，Genesis Systems集团的销售和营销副总裁指出。Genesis Systems集团是一家位于爱荷华州达文波特的机器人焊接系统集成商。他说，虽然大多数机器人仍然依赖于专有的操作系统，但大多数机器人都具有用户友好的前端系统，提供个人电脑式的操作。

O’connell补充道:“你也可以看到无线技术在许多机器人和周边设备中发挥作用。”“你可以上传和下载焊接程序，编辑它们，并通过掌上电脑(个人数字助理)无线获取错误报告。”

价格下降

机器人供应商确认了对易用性和可靠性的关注，以及机器人价格较低的趋势。“在爱德普，你可以花2万美元买到一个四轴桌面SCARA机器人的全套功能，而仅仅四年前，同样的机器人的价格在3万美元左右，”机器人供应商爱德普技术公司(Adept Technology Inc.，位于加州利弗莫尔)的执行副总裁Charlie Duncheon指出。

Duncheon表示，降低价格的主要原因是不需要外部控制器，而是将所有的控制、放大器和输入/输出都嵌入到机器人手臂中。他说:“你只需要连接电源，插入个人电脑(PC)编程，然后断开电脑，就可以了。”“我们知道它的成本会更低，但它也更容易使用，显然更容易诊断。而且它的电缆和连接器更少，所以我们提高了可靠性。”

林奎斯特拒绝透露具体数字，但证实较大的六轴机器人的价格也在持续下降。林奎斯特警告说:“我们所看到的最大的恶性循环出现在汽车领域，我想说的是，竞争是最主要的推动因素，有时甚至达到了我认为对该行业长期不利的水平。”

凯文·奥斯特比(Kevin Ostby)是密歇根州罗切斯特希尔斯(Rochester Hills)机器人供应商Fanuc Robotics America Inc.的通用工业副总裁。据估计，过去五年里，机器人的平均售价下降了25%至30%。但奥斯特比预计，未来的下降速度会放缓。他说:“在某种程度上，每磅钢材的成本就是每磅钢材的成本，你不能让它再低了。”

相反，Ostby说，对于机器人终端用户来说，最重要的成本趋势是他所谓的“使能产品”的出现，这种产品允许机器人更快、更容易地集成到制造过程中——实际上，降低了它们的系统价格。

一个例子就是大多数机器人供应商提供的仿真和离线编程软件包。奥斯特比表示，用户可以通过模拟机器人应用程序，在机器人手臂和相关设备交付之前创建一个程序，从而节省数周的编程和执行时间。奥斯特比补充说，其他的使能产品包括集成视觉和力传感系统，可以使机器人更“智能”，以及应用特定的软件包，可以简化特定应用程序的编程和设置。例如，Fanuc提供了名为ArcTool、PalTool和PaintTool的软件包，分别用于弧焊、码垛和油漆应用。

许多业内人士一致认为，集成传感器技术——尤其是视觉技术——在机器人工作单元中的应用正在增加。例如，依靠视觉引导让机器人从传送带或托盘中随机挑选零件的应用正变得越来越普遍。在塑料燃料箱制造商Vitec, Schaffer表示，机器人应用程序使用视觉来验证燃料箱发送单元模块上密封件的正确应用，导致了显著的质量改善。

“大多数机器人公司现在都在为他们的机器人提供集成的视觉系统，如果他们还没有这样做的话。这使得最终用户更容易同时应用这两种技术，”工厂自动化系统的波特说。对于有使用特定机器视觉系统经验的用户来说，一些机器人供应商正在采取措施使集成变得更容易。“我们的机器人提供包括一个集成的视觉系统,以及沟通的能力与外部视觉系统通过TCP / IP(传输控制协议/互联网协议),以适应用户偏好不同类型的视觉系统,“蒂埃里·杜蒙特说,机器人技术,业务部门经理在博世力士乐,在密歇根州布坎南。

看看它，测量它

在通用汽车公司，威尔斯指出，集成机器人传感技术的最新汽车应用之一涉及计量。在过去的两年中，通用汽车已经安装了几个系统，这些系统依靠安装在机器人手臂末端的摄像头或传感器来进行测量，以监测生产线上车辆的适合度和制造质量。这些系统包括对由于环境因素(如热膨胀)造成的位置偏差的补偿，在某些情况下被用于取代传统部署的固定传感器阵列。

威尔斯解释说，机器人可以通过固定的传感器阵列移动车辆，“机器人可以做出一个姿势和空间，传感器可以看到并测量车辆的位置。”关键的优势是灵活性。基于机器人的系统有更强的能力去理解在同一条生产线上行驶的不同风格或类型的车辆，它也可以更容易地锁定问题区域，Wells说。“如果存在一个特定的感兴趣的领域，我们可以将系统引向这个领域，这对于一个固定的系统来说是非常困难的。”

其他正在出现的趋势包括更广泛地使用重型机器人，这些机器人可以处理超过120至160公斤的载荷，这是传统汽车应用的典型特点。Wells说:“过去，我们将大型车辆组件从一个运输系统转移到另一个运输系统时，可能会使用专用的自动化设备，而现在我们将使用高负载机器人。”“有时候，这种转移会改变零件的方向，所以当我们得到重达300或400公斤以上的组件时，机器人给了我们很大的灵活性。”

ABB的Lindqvist证实，汽车oem对用于转移应用的高负荷机器人的需求正在上升。他还指出了另一个相关的应用，一些汽车制造商使用其他机器人在移动部件时进行操作，比如焊接。林奎斯特指出:“你所要做的就是通过基本相同的控制系统或合作控制系统协调多个机器人。”他说，当第一个机器人将装配件从一个工位移动到下一个工位时，多达三个其他机器人可能能够对装配件进行电弧焊或点焊。

林德奎斯特预测:“这仍处于初级阶段，但肯定会到来。”“我认为，在一两年内，你就可以看到它的全面发展。”

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