物料处理机器人

移动性，模块化和混合负载是这一领域的重中之重。从工作单元到热电池，到印刷机和配送中心，物料搬运机器人在行尾和前排运输货物。

事实上，第一台机器人可能是秘密任务中的远程操纵器。

第一个处理程序，第一个机器人
“ 第一台机器人的起源是因为它被设计为处理的材料对人类来说太危险了，”PaR Systems Inc.在明尼苏达州Shoreview的机器人总裁Brian Behm说。贝荣说，在20世纪40年代的曼哈顿计划期间，美国政府委托通用磨坊开发一个处理放射性物质的操纵臂。

据贝姆说，负责生产第二种原子武器钚任务的科学家将轮流进出实验室，并在其中合成谚语的热土豆。每个科学家都戴着剂量计来测量他们的暴露量。如果他们中的任何一个展示超过最大值，他们不能返回该地区数周甚至数月。

贝蒙说：“在某个地方，有人肯定说，”这是疯狂的。我们必须在那里得到一个手臂，我们可以远程操作来处理这种材料。我被告知是第一个机器人。“

第一个工业机器人的Unimate可能已经更先进了，但是它的出现使得钚玩杂耍机器人在十几年之内。根据Behm的说法，这个机械手的发展在通用磨坊内发展起来，直到1961年才被剥离，形成PaR系统。

“从那里，这些系统变得更加复杂，”Behm说。“武器计划和核能发电厂使用了高度自动化的系统。”

在核环境中，如许多物料处理应用中，机器人操纵器正在移动。

“我们为阿贡国家实验室开发了一种移动机器人，用于一个非常高辐射的热电池，在那里他们需要做一些他们没有想到的维护，”Behm说。“他们有一个这个机器人必须穿过的舷窗。机器人必须具有一定的尺寸，所以它可以到达某些区域，并保持约200磅，而不会翻转。

Behm说：“我们将机器人设计在机器人经过的小舱口的另一边，并将其重新组装起来。“它分为三部分。我们做到了，因此，电池起重机可以抓住零件，他们会一起点击。然后机器人就能够操作。“

“关于世界上每个核设施都有一些PaR系统设备，”Behm说。“但近年来活动最多的地区是放射性环境的清理。这是一个更加活跃的创新领域，如福岛，切尔诺贝利和世界各地的武器发展网站。“

贝姆说：“作为冷战的残余，这些计划还有一些真正的棘手问题。“PaR已经向世界各地的大部分地区提供了许多机器人系统，以帮助这种清理。”

核清理
“我们提出了一种称为拉伸桁架系统的新概念，”Behm说，“我们从NIST（国家标准与技术研究所）授权的技术。“当时，它的一个较轻的版本只用于大型军用飞机的喷漆应用程序。但是，我们决定扩大规模，使其更加重任，运用我们的软件技术，使其能够在切尔诺贝利做到这一点。“

贝姆说：“MCS的独特之处在于它是携带拉伸桁架的手推车，也被称为移动工具平台。” “移动工具平台的较低平台挂在手推车之下。它让我想起了一个木偶上的木偶。“

除了傀儡将有一个平台与一个机器人臂连接到下面旋转360度。

贝姆说：“看起来像起重机一样脆弱，但不是这样。” “那个较低的平台是非常僵硬的，因为那些固定的绳索下来了。你实际上可以施加相当大的横向力。这就使得它在这些清理情况下显得尤为有用。“

切尔诺贝利清理进程仍在进行中。2011年3月，9.0级地震震动了日本，引发了大规模的海啸，导致了福岛核电厂的灾难性失败。

“我们认为我们用于切尔诺贝利的解决方案将有助于清理福岛第3单元的乏燃料池，”贝姆说。“福岛设备就像龙门架一样。它有四条腿。所有四条腿在轨道系统上一起滚动。中间是拉伸桁架系统。“

“这个系统是完全远程的，并安装了各种相机，并有专门的软件和智能系统，以防止任何不允许的事情。”Behm补充说。

而人类安全是在核能和其他危险环境中使用的机器人的主要目标，物流空间仍然发现机器人干预的所有好处。

仓库和分销
“我们看到仓库和配送中心对机器人解决方案的需求很高，”Wynright Corporation的机器人部业务开发与销售副总裁Alfredo Valadez说，伊利诺斯州Elk Grove 的RIA认证机器人集成商。“零售商有一个新的趋势，他们随时随地都可以提供任何东西，所以他们把所有东西都整合到了非常大的配送中心。”

“这些变化肯定会推动一些需求，”Valadez说，“而物料处理领域的机器人还是比较新的。对于要求这种技术的很多最终用户来说，这是他们第一次看到或实现机器人。“

Valadez表示，配送中心（DC）是一个非常具有挑战性的自动化空间。变异性是主要挑战。

Valadez说：“在DC空间中，您可以看到箱子和箱子的尺寸和重量的大范围。“还有产品包装。自动操作是非常有挑战性的。这就是为什么这个空间没有看到制造方面看到的机器人和自动化。“

“但是通过新技术，先进的视觉系统和更好的软件，我们正在克服一些挑战，”Valadez说。“我想我们将会看到一个新兴的机器人应用程序在传统上几年前传统上是不可解决的。”

卡车卸载
“Wynright一直在开发先进的3D视觉系统，使我们能够解决配送中心和仓库操作中的许多流程，特别是在码头区域。这是区议会劳工密集和身体素质最高的地区之一。

自动移动机器人卡车卸载系统采用先进的3D感知进行导航和包装卸载操作（由Wynright Corporation提供）Valadez将这个先进的视觉系统视为Wynright的机器人卸载机（RTU）背后的一项技术支持技术。一年前首次亮相，该专利技术在去年秋季被评为2013年游戏换代奖。RTU结合了机器人材料处理中的许多最新趋势，包括移动性，3D视觉和复杂的算法。

“这是一个移动平台上的机器人，可自动导航到拖车或海运集装箱，并自动卸载。”Valadez解释说。“我们能做到这一点的原因是因为这个先进的3D视觉系统，或者我们所说的感知。我们称之为这个观念的原因是因为视觉系统是非确定性的，与标准的工业愿景不同。

“这种看法必须在飞行中做出决定，而且必须对容器进行评估，这是一个它一无所知的环境。它能够将机器人专门告诉产品，所以机器人可以找到它，拿起并卸载它。

“视觉传感器与Xbox Kinect使用的技术相同，”Valadez说。“它使用人类不可见的近红外光，标准CMOS图像传感器可以从目标读取编码光。这是基于旧的Xbox技术。“

“我们使用相同的感知技术进行机器人导航，因为我们用来选择情况。它给我们比传统激光系统更多的信息，我们得到更好的解决方案。“

该视频由Wynright Corporation提供，显示RTU在卸载装满不同尺寸和方向的盒子的拖车。

“我们投入了大量时间来编程系统的自动恢复，”Valadez解释说。“当您查看系统的操作员界面时，您会看到三个按钮。这只是开始，恢复和中止。例如，如果一个案件在运输过程中被损坏到系统无法处理的地方，那么操作员只需要照顾这个问题并推动恢复。系统将自动从任何地方恢复，然后重新启动该过程。您不需要高端技术人员来操作系统。“

Valadez说操作员可以同时管理多达三个单元。“我们可以拿同样的操作员装载和卸载拖车，并训练他们来操作这个系统。”

他说，主要的优点是减少了劳动力，降低了与这种身体素质劳动力通常伴随的伤害相关的成本。Valadez还注意到增加的一致性。

“今天，如果您手动进行这个操作，那么操作员或操作员开始工作时，您可能会在早上看到高峰，但是在8小时或10小时的班次结束时，您肯定会看到输出的下降。自动系统将非常一致。不管早上给你什么生产力，下午会给你。

有时候，在物料搬运应用程序中附加一个美元数字是很难回报的。

混合装载码垛
“这是我们每天的战斗，找到解决方案，满足技术障碍和回报障碍，”智能机器人集成机器人集成总监Bill Natsch说，他是位于密苏里州圣路易市的RIA认证机器人集成商。

Natsch说：“混合码垛有很多不同的机会（将多个产品垛在相同的托盘上）。“你不能说任何类型的机器人或类型的工具将适用于所有应用程序。”

“我们现在在实验室里有一个研发项目，我们正在测试一个非常复杂的端到端工具，可以在一个机器人周期中处理多种尺寸的产品和类型。这不仅仅是端到端的工具。它也是随之而来的软件。“

“我们正在考虑一种更高效的工具，我们可以选择更多的产品，更快更有效地构建负载，从而在客户工厂中减少混合堆垛需求所需的资源。如果我们可以用两个而不是五个来完成，ROI就是那么好。“

“在仓库和分销领域，我们必须尽可能高效，经济高效。我们正在使用新的和新兴的技术，并且还将以前没有汇集在一起​​的现有技术合并，以尝试完成其中的一些任务。改进它们需要时间。“

Natsch说：“多个SKU在一个层次上以一个真正的随机顺序处理。“许多集成商无法嫁接软件和技术来拉低这种类型的应用程序。”

“我们通过软件虚拟构建负载，然后使用机器人和潜在的视觉来构建负载，”Natsch解释说。“在该软件和机器人之间，您可能会有某种类型的排序设备，如运输和分拣设备，以便正确的方式获取箱子。”

PACK EXPO的特色还有Intelligrated的新型机器人包装订单履行解决方案。它使用灵活的端臂工具，用于包装和拆包，拆包和产品分类等应用程序，可自动构建零售即食的各种食品，饮料和家居用品。

Natsch说：“就像混合装载码垛，没有一个解决方案可以满足每个客户的应用。“这是一个定制的解决方案，具体取决于产品的种类，如何重新包装，以及多种多样的品种。可能是两个，可能是十二个。“

在这种情况下，图片种类包装应用中的手臂末端技术获得专利并用于单个或倾斜的软饮料容器。“一尺寸不适合所有，”Natsch说。“我们开发和整合我们自己的特定端到端应用程序的工具。”

Natsch说：“我认为这是机器人整合的重要组成部分，无论是在制造环境中还是在仓库和分销领域。“作为OEM，我们生产自己的工具; 我们做自己的控制。它在客户的眼中带来了一个非常无缝的项目，而不是有人出去，从某个地方购买工具，并在其他地方进行控制。这只是解决一个成功的机器人自动化项目的难题。“

Natsch还将流动性视为机器人材料处理应用的增长趋势。“移动机器人正在走在前列，基本上采取了一个关键的手臂，使其移动。在你有很多人执行需要他们移动的任务的分配环境中，它肯定是很好的。“

操纵通道
强大的移动平台和先进的感知技术有望开放进入配送中心相对未开发的部分，需要挑选个别案件以实现订单。

Wynright的Valadez解释说：“今天，您必须在运输工具上按推车或驾驶叉车。“他们必须穿过所有这些走道，并从货盘上挑选出来。所以旅行很多，劳动密集。“

Valadez说：“但是通过这种感知技术（与RTU中相同的技术），我们有能力将机器人放在移动平台上，并利用我们的感知来走下通道，直接从托盘装载上挑选案例。“使用机器人处理案例并不新鲜，但是能够直接从托盘载入中挑选它是非常重要的。我们不仅可以实施机器人，而且还可以使用现有的建筑基础设施，而不必投入非常精确的货架，或者将机器人送到机器人上的昂贵的机构。“

Valadez说：“而不是单位进入拖车，它是在一个过道上下行驶。“它仍然使用相同的感知技术来查找案例，选择它，然后将其传递到您要用于运输到运输的任何媒体。”

他补充说：“我们正在下个月为位于美国的大型零售商实施我们首次安装此应用程序。

模块化
另一个趋势是模块化材料处理单元。模块化机器人焊接电池已经存在了多年，现在模块化集成的容易性和速度正在扩大到其他应用。

QComp技术公司销售与营销总监John Schwan表示：“模块化设计使客户能够随着需求的增长随时添加一个单元格，或者立即在多个线路上实现更大的安装。”威斯康星州格林维尔认证机器人集成商，主要专注于快速消费品行业。

他说，模块化系统的最大优势是预制。“该模块已设置，我们所要做的就是为客户的特定产品进行定制。所以他们不支付重新设计或从头开始的事情，这有助于我们在价格方面非常有竞争力。“

模块化包装单元集成了三角机器人和四轴铰接机器人（由QComp Technologies Inc.提供）“我们把控制柜和机器人都放在一个共同的框架上，所以很容易安装，”Schwan解释说。“在这里和那里可能有一个传感器，但在该框架内，90％的接线都包含在单元内。所以客户启动时间很少。“

“我们对模块做的另一件事就是，不要在一些三角机器人上制作大型框架，而是要连续四五个机器人，每个机器人单元都可以根据需要放入。我们已经做了一些细胞，客户将从两个机器人开始，然后一年之后，如果他们想添加另一个机器人，他们可以放弃该模块，它几乎是即插即用。“

Schwan说，QComp有一个客户需要每分钟包装150个托盘。挑战是将托盘排列在正确的阵列中。

“解决方案是Duet Case Packer，”Schwan解释说。“这种设计特色是一种三角型机器人，具有高速拾取功能，可以在托盘进入单元格时选择托盘，并将其放置在正确的配置中以放置在外壳中。第二个机器人是四轴机器人，它挑选由三角机器人形成的层，然后一次将托盘放入两个箱子。该工具结合了一些机制来使产品发生间隙以适当放置在箱中。

轻松换货
Schwan表示，二重包装机上的控制系统有助于轻松转换。

“我们将控制重点放在PLC上。使我们使用远程接口到机器人，那么我们可以从这个单一的使用点改变视觉程序或机器人程序。其他集成商或供应商可能拥有视觉系统和机器人程序分开的控制系统。如果需要进行切换，则必须在一台PC上更改视觉程序，然后更改机器人控制器上的机器人程序。我们将所有内容都集中在PLC基础上，然后与不同的摄像机或机器人程序通信。

Schwan解释说：“在二重奏系统中，机器人，控制系统，所有在这个单元格中的输送机，所有的东西都固定在这个框架中，所以它可以轻松地移动。“我们有一些顾客实际上把我们的细胞从一条线移动到另一条线。它的设计方式，很容易做到这一点。您不需要重新教导机器人，因为它们都在同一个框架内。

“它的出货准备好了，”他补充说。“客户可以将其移动到设备周围或将其移动到另一个设施。”

QComp的紧凑型精简码垛机是公共框架上的另一个模块化单元。它的设计适合卡车。Schwan说：“我们把它交给展会。” “我们可以在几个小时内设置和挑选箱子。”

Schwan解释说：“它的确是针对较小的重量，高达40磅的。” “我们用剪刀电梯提升托盘。这使我们能够在非常紧凑的空间中使用小型机器人。我们可以通过使用非常小的机器人获得一个完整的88英寸或100英寸的托盘。通常，如果您正在使用机器人来构建一个100英寸的托盘，则该机器人单元格的尺寸至少要是两倍。“

签名移动
如您所见，材料处理机器人有多种形式。在另一个应用中，这种顶置操纵器在打印行业中具有自己的品牌的签名动作。

“我们最近添加了一个新的产品线，”PaR的Behm说。“这主要是起重机。它可以在印刷行业自动将签名（杂志或书页的组合）的日志加载到装订机的口袋中。

该系统称为Log Depalletizer或LDP。“这些日志按照一定的顺序进行，并建立了这本杂志，”Behm解释说。“首先，LDP扫描该地区，以确保附近没有人。然后，它确保从正确的托盘中抓取正确的签名集，并将其放在装订机上的正确口袋中。

Behm说：“嵌入机器人中的先进的运动控制技术可以抑制振动，从而使其承载相对较重的载荷。“LDP取代了操作员用来传输原木的手动助力起重机。”

物料搬运技术 – 中级 – 免费网络研讨会Behm说：“LDP已经被证明是坚定不移的，总是把正确的签名放在正确的口袋里。“你可以想象，如果有人把错误的签名放在错误的地方。装订线移动速度非常快，如果管理不当，可能会产生令人难以置信的数量的废料。

Behm表示，他预计这种先进的运动控制技术可以在其他行业找到材料处理应用。他说，它已经在北美和海外​​引起了很大的兴趣。

无论是从椽子上溜走还是滑入半挂车，今天的物料搬运机器人都在保留宝贵的资源，释放他们的同事们更有成效的追求。