机器人帮助世界

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世界粮食生产者的利益很高。根据Plunket Research的统计,全球食品工业占世界GDP的近8万亿美元,约占10%。然而劳动力短缺,工人安全和食源性疾病威胁到了这个危险。发展中国家生活水平不断提高,饮食习惯不断变化,压力能力和吞吐量。

消费者想要更多的选择,更方便,他们希望它更新鲜,快速,负担得起。从个人小吃包和即食服务的托盘,到健康的选择和忙碌的人在旅途中快餐,定制和变异性是历史最高的。食品生产者必须跟上趋势,同时试图预测未来。但是,通常很难知道菜单上有什么。灵活的自动化是机票。

Soft Robotics公司的首席执行官Carl Vause表示:“自动化可以为食品行业在70年代为汽车行业做些什么,”马萨诸塞州剑桥市的软驱自适应夹钳技术的制造商。“可以把这个行业提高到一个新的水平。驱动质量,驱动一致性。确保它们能够扩大和扩大,并满足市场需求,在这种情况下,为世界服务。

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机器人满足劳动力的烦恼


机器人拾取并放置冰淇淋棒以供后续包装。 (感谢JMP Automation,Inc.)机器人满足劳动力的烦恼
每当我们的人口老龄化和劳动力成本上升时,每个世界都在增加。创新的自动化解决方案有助于解决繁琐但必要的工作。

JMP自动化公司的客户经理Keith Allen表示:“我们看到客户心态发生了重大转变,安全性成为我们大多数客户的首要任务。”JMP自动化公司的客户经理说,安大略省伦敦的RIA认证机器人集成商,加拿大。“优先考虑的是让人们脱离不安全的任务。在包装,纸箱装载和码垛等任务中存在重大人机工程学挑战。

他引用了一个工作人员在装载冰淇淋棒的快速移动传送带上弯腰的情况。这个工作是如此的税收,工人每15分钟必须轮流到另一个任务。即使如此,他们也脱离了颈部和背部的压力。

艾伦说:“这不可持续。“所以很多食品公司正在转向像我们这样的公司,帮助他们解决一些最符合人体工程学的挑战。我们专注于我们所谓的智能机器人在食品和CPG(消费品包装商品)市场。“

在冰淇淋棒的情况下,与客户装箱设备相连的三个拾放机器人是解决方案。

除了工人安全问题之外,艾伦还注意到劳工短缺和老龄化劳动力的挑战。他说,许多千禧一代的制造业并不是一个可行的事业。在食品加工和包装中典型的快节奏,通常极端的温度环境中尤其如此。

Vause说,卫生实践始终是头脑,主要的痛点就是劳动。

“如果你正在通过你的劳动力,或者你没有训练有素的人员或者接触到一个训练有素的劳动力,那么你就会有卫生问题。作为在医疗器械工作的人,我可以告诉你进入加利福尼亚州的一家生产包装厂,在手术室里有更高的卫生准备和安全装备。

“ 食品安全现代化法案(FSMA)也提高了许多这些包装商和加工商的卫生要求。”Vause继续说道。“你们有这两大大趋势,劳工和FSMA。公司正在努力同时解决这两个问题。这是一个自动化实际上可以放手的地方。“

机器人的新型食品卫生标准
机器人自动化正在以新的标准得到提升。五年制的机器人自动化系统3-A卫生标准,103-00号,于2016年10月13日生效。“RBAS”标准涉及用于初级食品加工和包装的机器人设备。有关更多信息,请查看此新闻公告。

负责编写标准的工作组的文件负责人Bob Rochelle表示:“3-A标准是地球上最严格的标准之一,”执行食品加工应用的机器人自动化的业界先驱者说。“这些标准是与甲级奶制品厂食品加工设备达成州和联邦法规相同的标准。”

Rochelle表示,新标准适用于机器人和机器人相关辅助设备的制造商以及这些系统的集成商。它为机器人和辅助机器人设备的设计,材料,制造和安装确定了最低的卫生要求,包括机器人基座,端臂工具(EOAT),换刀器和机器人敷料。

为了他在工作组中的志愿工作,罗谢尔被授予了2016年下一代奖,其荣获不到五年从事3-A标准制定活动的个人,并为标准制定过程作出了重大贡献。他目前是东南地区的销售经理,位于密歇根州安娜堡的机械手龙门制造商GüdelInc.,并将继续担任3-A委员会成员。

与机器人工业协会合作开发的RBAS标准首次融合了机器人和食品加工卫生领域。机器人供应商和集成商,食品加工商以及包括美国农业部和FDA在内的多个卫生监管机构共同开发。弗吉尼亚州麦克莱恩市3-A卫生标准公司

标准和认证总监Eric Sc​​hweitzer说:“在食品科学领域,这肯定是一个就职时刻。” “没有过程设备标准,通知制造商机器人自动化系统如何设计可清洁性和可检测性”(即到现在为止)。

Schweitzer说:“近几十年来,该行业的自动化进程越来越多。“似乎进展得更快,因为劳动力相对昂贵,机器人变得越来越便宜。机器人没有病假,可以更有效地运作,而不用休息。“

传统上,机器人和食品加工的融合,特别是在直接食品接触的情况下,是一个问题。

Schweitzer说:“你正在处理关节和执行器以及动态移动的事情。“不是一个非常容易的机器设计为卫生。你们都有细菌和其他微生物所能存在的所有裂缝和缝隙。“

根据Schweitzer的说法,产品接触表面被定义为暴露于产品中的所有表面,溅出的产品,液体或污垢可能会从产品或液体中排出,掉落,扩散或被吸入产品或与产品接触的表面上包装材料表面。3-A标准解决了这些情况,并确保自动化系统的建设是可清洁的,可检查的,并符合FDA“A级巴氏杀菌奶粉条例”的意图。

RBAS标准是自愿的,但任何希望参与快节奏食品加工业的机器人供应商或集成商都应该非常看好。Schweitzer说3-A不认可或批准任何设备。非营利性写标准,然后许可使用其注册商标符号,供第三方评估员检查的设备,并符合3-A卫生标准。

机器人配备了定制的端臂工具,从模具中新形成和烘烤冰淇淋锥。 (感谢JMP Automation,Inc.)纸杯蛋糕,锥体和玉米狗
JMP的客户经理说,FSMA(现在的3-A)迫使食品空间看看他们的过程以及他们如何设计他们的设备。具有食品行业专长的信赖的系统集成商随时准备帮助处理器和包装商提高效率和卫生。

Allen说:“产品从油炸锅或冷冻机出来或被处理的时刻,客户正在转向JMP寻求帮助和支持。” “我们的优势在于与客户合作,设计全套包装整合。我们正在考虑产品质量,流量和浪潮。这些对于为客户设计交钥匙解决方案尤其重要。我们的系统必须符合FDA和AMI(American Meat Institute)标准。“

艾伦说,他们构建的系统中有95%是运送到美国的客户。除了RIA认证外,JMP还是授权的FANUC集成商和罗克韦尔自动化解决方案合作伙伴。艾伦说,与客户工厂的现有系统平台整合良好的供应商与内部维护人员很容易支持是非常重要的。

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机器人系统


JMP设计,建造和集成的机器人系统,用于处理一系列有趣的食品,包括冰淇淋锥(图),布朗尼,玉米dogs,,蛋糕和袋装食品。
艾伦说:“无论是玉米狗还是蛋卷,还是双咬巧克力或纸杯蛋糕,都有多种方法可以处理产品。” “它真的归结于与最终客户的合作,以确保您处理他们的疑虑。

他说:“今天绝大多数的客户都想知道你是否处理了他们的产品。” “通常答案是否定的,因为在食物空间里有许多不同的独特产品。无论是新鲜的还是冷冻的,还是烘焙食品,大多数系统集成商都不可能处理所有这些不同的产品。但是您可以将其重新设计成类似的形状和尺寸以及适用的环境。“

选择产品,在夜间自洁
JMP还开发了一种创新的机器人冲洗解决方案,用于选择性清洁就地应用。正在申请专利的系统不仅使用机器人来清洗输送机和周边设备,而且还相互之间。
FANUC M-430iA机器人在白天采摘和包装产品的起泡速度。晚上他们洗澡他们的机器人同事和他们的工作单元,所以他们准备好下一班。现在,这是聪明和卫生。

这些不是唯一一个玩水的机器人。水刀技术已经被用来切割从咸菜,奶酪甚至丝带芹菜到金属,石头和玻璃的一切。与机器人技术相结合,你有蛋糕上的糖衣。稍后再说

软机器人迎接生产包装
另一个获得食品空间评价的创新是哈佛大学Whitesides研究组开发的软机器人技术的独特夹具。了解Soft Robotics自适应夹具的工作原理

Soft Robotics公司首席执行官Carl Vause表示:“我们的口头禅是尺寸,形状和重量不同,容易损坏的东西。

Soft Robotics已经在工业包装和电子商务与物流领域获得了粉丝,在2015年4月的“ 自动化”(Freeate)上展示了其自适应夹具,当时一名观众询问是否可以做任何食物。

Vause表示:“自动化是各方面的一个分水岭事件,并形成可能。”Vause表示,展位参观者提到了一个名为United Fresh的新鲜农产品贸易展,这可能具有一定的潜力。“那是在2015年6月,所以我们迅速建立了一个生产演示系统,将其运送到United Fresh,并在展会现场展示了一个处理草莓和西红柿的机器人。

软启动机器人夹具处理各种尺寸和形状的新鲜产品。 (由Soft Robotics Inc.提供)那就是软机器人会见加利福尼亚州萨利纳斯的泰勒农场,北美最大的蔬菜生产商之一。种子种植,伙伴关系日益壮大。泰勒农场,首席执行官布鲁斯·泰勒(Bruce Taylor)掌管的第三代家族企业,现在是通过其投资部门泰勒风险投资公司的软机器人的客户和投资者。

“布鲁斯·泰勒被认为是这个行业的巨大创新者,”Vause说。“多年来,他一直是中央谷地的领导者,并一直致力于把新鲜农产品推向前进。他非常关心劳工问题和安全问题。他认为,生产行业需要开始研究先进技术。“

Vause说,我们开玩笑说这个7美元的苹果。但实际上,水果和蔬菜的生产变得如此困难,成本高昂,与世界各地的需求相适应,对群众来说变得稀缺,太贵了。

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机器人夹具适合处理各种包装产品


Taylor Farms于6月份为福布斯农业科技峰会制作了这个视频,其中软件机器人夹具适合处理各种包装产品。配有视觉引导的机器人,如视频中显示的ABB机器人IRB 360 FlexPicker,软机器人夹具既适用于初级包装(直接或附带的食品接触)和二次包装。

“例如,把一个长头莴苣头放在一个塑料袋里。Vause表示,我们能够将这些袋装产品的二次包装以比传统吸盘更高的速度和可靠性进行包装。“当你想要移动可能是湿的东西,或者是有颗粒物的东西,或者吸盘不能很好地掌握的时候,那我们的技术是非常好的。

“那么如果你有同样的包装线上的大小不一样的芹菜,我们可以做到这一切,而不用换刀。”他补充说。

柔软的触感水果
软机器人夹具也被用来自动化番茄分选,这是传统的劳动密集型过程。

Vause说:“任何使用西红柿的人都必须按照时间顺序对他们进行排序,以找到与客户相同的成熟度。“他们按大小和颜色分类。所有这一切都是手工完成的。我们已经能够证明,我们可以以可靠的速度以机器人系统处理这些番茄。“

西红柿并不是成熟的敏感食品。软机器人正在深入供应链。

Vause说:我们正在和浆果农民说话。“由于劳工短缺,过去两年来,加利福尼亚州百分之二十的草莓作物一直留在田间。所以有两三个不同的公司试图自动化收获挑战。我们正在与他们合作,采用不同的技术方法。我认为这是一个很好的机会。“

根据Vause,软机器人夹具由FDA批准的材料制成,因此符合食品安全可清洁性标准。手指由食品级聚合物材料制成,末端执行器中没有机电装置,使冲洗容易。

软启动机器人夹具轻轻地处理袋装面包面包。 (由Soft Robotics Inc.提供)面包机自动化
从软包装线上的新鲜产品到现场的新鲜水果,软机器人技术在多种方式中分散出来。直到粮食产业来电才不久。

“在面包店自动化方面有很大的机会,”Vause说。“我们发现它适合我们的大小,形状或重量不同的东西的咒语,容易损坏。我们继续发现自动化中的这种适应性非常重要,我们可以帮助人们。“

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软机器人遇到软面团


帮助他们做,特别是当谈到生面团处理,烘焙行业的长期自动化挑战。看看这个视频,软机器人遇到软面团。

软面包处理
面包店自动化行业已成为软机器人夹具的一个证明。其中一个早期采用者是ABI LTD,加拿大安大略省康科德的全自动面包设备整合商。

ABI LTD市场营销和通信协调员Aaron Burke表示:“我们正在努力为软面团产品找到可靠的解决方案。” “当您处理柔软的面团产品时,特别是经过校验的面团产品(允许上升的面团),必须非常轻轻地处理,否则您最终可能会在面团中留下印迹,否则可能会使面团放气或产品畸形“。

伯克说,他们刚刚在英国为一家大型披萨公司出货了一台机器人系统,目前正在为他们开发第二个系统,这两个系统都是利用软件机器人技术。ABB机器人首选合作伙伴ABI LTD开发了一种四机器人系统,从圆形机上挑选生的比萨面团,并将其放入托盘中。

“在采摘和放置的旧方法中,我们使用针工具或吸盘或某种金属工具。他们都有垮台。“

软机器人夹具能够使用一种工具处理不同尺寸的面团球。结合灵活的机器人和3D视觉来决定面团的位置和尺寸,您有一个完整的解决方案,不需要换刀器。

伯克解释说:“你必须有一个工具来处理一个150克的面团,就像对待一个50克的面团球一样。“它必须能够可变地打开和关闭,以夹紧产品,而不会对其施加太大的压力。

“我们能够拿出五个手指的配置,”他继续说。“手指伸展得足够宽,可以摆脱最大的面团球的全尺寸,但是当系统认识到它是一个较小的面团球时,它会挤压一点(基于流入夹具的空气压力)。我们能够找到一种可以使用相同工具处理三种或四种不同尺寸产品的组合。“

机器人喷水系统使用高压水流自动将蛋糕和糕点切成任何形状和尺寸。 (由ABI LTD提供)机器人水刀切割使蛋糕
ABI LTD正在面包店自动化领域带来其他创新。水刀技术已经在食品工业中使用了多年,但现在机器人正在把它提高到新的创造水平和效率。

卡塔纳机器人水刀切割系统与纯水刀系统和3D视觉技术结合了大容量蛋糕和糕点切割的柔性机器人。这是它的工作原理。

首先,3D激光扫描仪确定蛋糕的存在和位置,然后映射产品的印刷。软件对视觉系统收集的数据进行计算,以确定预编程切割图案的机器人参数。然后,配备有水刀喷嘴的机器使用非常窄的水流以非常高的压力以指定的图案切片。易于使用的触摸屏界面允许您手绘或导入新设计。

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Katana机器人水刀切割系统。


在这种情况下,喷水机械手是ABB IRB 140六轴机器人

没有两个蛋糕是完全一样的,所以整合的视觉系统是非常重要的,特别是当你在蛋糕中嵌套形状。系统将绘制这些形状如何在特定的产品中组合在一起,以减少切割过程中的浪费。

Burke说,该系统可以与新鲜,半冻或深冻产品一起使用。

他说:“来自一个微小的0.05毫米孔口的60,000 psi压力的喷水泵具有很大的切割能力。” “但是我们发现最好的结果是在半冻结状态。由于您在该温度下产品的结构完整性很高,所以这往往是最好的选择。而含有夹杂物的产品,如水果和坚果也是没有问题的。“

从视频中可以看出,传统的切割方法通常将蛋糕切片限制为直线切割,刀片磨损。凭借六轴机器人的灵活性,您可以用直刃切割不可触及的圆形图案。伯克说,他们把所有东西都从海马和心脏切成枫叶和圣诞树。

“从历史上看,对于那种你不得不去使用某种类型的切割系统,你将你的形状压在蛋糕里。使用这样的专用工具,你会变换,你有潜在的交叉污染。你必须确保他们干净。“

在食品行业,机器人水刀切割仅使用纯过滤水。这使它既卫生又环保。

机器人与食品工业网络研讨会伯克说:“蛋糕和糕点是这些类型系统的主要用途,但它们可以削减任何东西。“我们还整合了水刀切割用于米克斯克里斯方块和能量棒,通常从长片开始,然后被切割成碎片。”

ABI LTD正在使用视觉引导机器人进行蛋糕装饰和面包面包和椒盐脆饼的3D超声波打样。机器人自动化也用于蛋糕和松饼的拆装,羊角面包弯曲和夹紧,以及饼干盒装载。看看这些面包店机器人的工作。

对于世界的食品生产商来说,问题不再是自动化,而是自动化的速度。

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