协作机器人利用运动控制速度和敏捷性

一种名为YuMi的新型协同双臂机器人采用独特的机电一体化设计和创新的运动控制，无需障碍物，保持架和软件安全区。在开发新设计概念时，旨在使小型零件装配在技术上和经济上都可行，目标是使与附近的手动工作单元共存的单元自动化，并在与人类工作人员交互时实现固有的安全环境。

YuMi的设计基于运动控制软件，速度限制硬件，减轻重量，紧凑框架和14轴灵活性的革命性集成。如果发生意外碰撞，轻型填充镁合金臂可在必要时在几毫秒内停止运行，例如，嵌入其集成手中的摄像头监控直接环境。综合效果是确保人类同事在生产线和制造细胞方面的安全性。

“即使发生接触，YuMi的设计也不会伤害人们，”ABB公司机器人业务部装配和测试业务部经理Nicolas De Keijser告诉Design News。

“柔软的双臂和轻巧的设计有助于提高机器人同事的整体安全性。机器人的设计让人感到安全和舒适。“

“简单地说，在不太可能发生安全故障的情况下，包括其夹具在内的物理机器人无法造成伤害，”De Keijser说。“适度的机器人速度也让人类有时间反应以避免碰撞。”

YuMi是ABB声称的世界上第一个本质安全，协作的工业机器人。其本质安全设计已被UL列为全球认证。

用于机器人设计的双臂技术为组装应用提供了许多优势。它可以在装配单元内实现灵活的固定，因为一个臂可以用作夹具，而另一个臂可以操纵零件，并且还允许引导柔性部件。另一个关键是YuMi以协作的方式实现高吞吐量，其占地面积小，速度快，精度/准确度高。

机器人本身安全的设计旨在消除围栏，锁定或其他障碍物的需要，其伺服夹持器手可以轻松定位，然后引导夹具拾取零件。实时算法为每个臂设置无冲突路径，并根据所需任务进行定制。如果在不太可能的情况下接触，则填充物通过吸收力来保护同事。

“如果机器人遇到一个意想不到的物体，例如与人类同事最轻微的接触，YuMi可以迅速诊断其环境的变化，并在必要时注册过载，在几毫秒内关闭运动以防止受伤，”De Keijser说过。

如果YuMi感觉到意外的影响，例如与同事发生碰撞，它可以在几毫秒内“暂停”正在进行的动作，并且可以轻松地重新开始动作。此外，机器人可以快速诊断其环境的变化，并在必要时记录过载，在几毫秒内关闭其运动以防止受伤。当这与浮动衬垫结合时，人类同事的安全性急剧增加。即使具有固有的安全功能，机器人也能够精确快速地在空间中返回到同一点，精度达到0.02毫米，最大速度可达1,500毫米/秒。

YuMi专为满足消费电子行业所需的灵活和灵活的生产需求而设计，并且越来越多地应用于其他市场领域，ABB开发了一种协作式双臂小零件装配机器人解决方案，包括灵活的手，零件供给系统，基于摄像头的零件位置和最先进的运动控制。通过使用手持相机，它也非常适合检查和测试应用。

“自从近两年前在汉诺威工业博览会上推出全球市场以来，YuMi已被众多小零件装配制造商成功部署，并逐渐成为玩具，手表和书写笔等行业客户的选择，仅举几例，“De Keijser说。“YuMi的包装应用非常普遍，包括将多个部件装入包装，组件装配和易碎材料包装。”

YuMi的性能和准确性使其成为最适合协作的机器人解决方案，用于处理需要高灵活性和准确性的小零件装配和其他处理应用。因此，它增加了可以使用协作机器人的整体市场。

凭借其灵活性和快速部署能力，YuMi可以支持和增强从中小企业到大型企业的技术工人的能力，特别是在重复和枯燥的任务中。我们希望随着新应用程序每天在越来越多的行业中出现，人与机器人之间的这种互动将继续。

De Keijser表示，小零件装配的“新常态”是产品数量减少，产品生命周期缩短，交货时间缩短，以及在最终市场附近定制商品的趋势日益明显。协作机器人的极端多功能性使其能够通过快速重新定位和学习新任务，以与高价值员工相同的方式适应生产环境的变化。新思维是协作机器人将从根本上改变行业对装配自动化的看法。

随着机器人系统和解决方案的简化，它们将变得更易于安装，调试和编程。简单的一个很好的例子是引导编程，它允许操作员通过简单地移动其手臂来完成任务，从最大的汽车制造商到当地的面包师。

前进的挑战

De Keijser表示，改进协作机器人的易用性和编程将是更广泛采用的主要驱动因素之一。这将与计算机视觉，人工智能和传感器技术的进步密切相关，这将使机器人具有更好的感知和感受环境的能力。

“今天的客户需要机器人系统和解决方案，使人与机器能够更加接近地工作，简单易用，并提供有效的工厂管理，”De Keijser说。

考虑到这一点，ABB已经确定了机器人技术的三个发展趋势，他们认为这将影响未来所有机器人的使用方式：协作，简化和数字化。今天，由于其灵活性和快速部署能力，协作机器人支持并增强了来自中小型企业或通常被称为中小企业的技术工人的能力，特别是在重复和枯燥的任务中。

De Keijser说，随着越来越多的行业每天都在出现新的应用程序，人与机器人之间的这种互动将会继续。第二个简化趋势将使机器人的安装，调试和编程更容易。简单的一个很好的例子是直观的编程，任何人都可以做。最后，有效的工厂管理将依赖于数字化或解锁互联网能力的能力。

自YuMi以来的这一年，ABB的团队一直在学习更多，并了解这项技术的潜力。

“YuMi能够实现更精简的自动装配和物料搬运系统，同时还能管理复杂的应用。与此相关的成本效益正在释放出这种自动化的潜力，这种自动化可用于许多装配应用，其中投资回报率不利于更传统的自动化技术。此外，由于这个原因，我们看到许多中小型企业开始投资自动化，“De Keijser说。