應用案例
其他 | 2025.11.27
成功案例｜豐田工業結合協作機器人實現最大負載力
概要
在日本半田市的栃田工廠（第703工廠） ，豐田工業株式會社正在進行改進，使工廠對未來的工人更具吸引力。其中一個計劃的重點是自動化原材料輸入過程。通過將協作機器人與現有的平衡器相結合，該公司開發了一種處理重物料的解決方案。這既減少了工作小時數，又減輕了手動提升的負擔。
背景
以前原料是用起重設備和起重機手動處理，但原料很重，丟棄有風險。此外，運營商經常從遙遠的地方被召喚以不規則的間隔執行任務，這是一項乏味的任務。
關鍵價值驅動因素：
通過智能安全功能（力模式、安全掃描器、最小圍欄）減少手動吊起和降低風險，從而提高工人的安全性
通過減少工作時間和更一致的物料處理來提高營運效率
通過將cobots與現有設備相結合來實現可擴展的自動化，從而實現逐步擴展和實驗
協同機器人解決的任務：
使用協調力控制和平衡器集成處理和輸入重型原材料
在視覺系統的幫助下從大量堆中隨機挑選
使用力模式引導將夾具插入材料中，以實現平滑、自適應的運動
已解決的自動化挑戰：
在複雜的物理設置中將機器人手臂與平衡器結合時平衡負載振盪
推力波動管理，使用力模式防止運動時保護性停止
在緊湊的空間中確保安全，使用最小尺寸的雷射掃描機和策略性柵欄設置，以保持開放區域，而不會損害工人的保護
更智能的材料輸入：結合視覺系統、cobots和平衡器
在自動化材料輸入過程中，解決方案是以創新的方式結合現有產品。具體而言，他們挑戰了在平衡器輔助下使用協作機器人。在考慮了幾種組合以滿足所需的週期時間和其他標準之後，他們通過將剛性手臂機構與UR機器人相結合來實現其目標。此外，由於機器人手臂、夾具和原材料質量的獨特環境，系統與平衡器相結合導致伺服振盪出現問題。然而，使用UR機器人，負載，重心和慣性可以任意設置，通過優化速度和加速度等設置，解決了問題。由於原材料是散裝堆積，因此需要隨機採摘。在這個項目中，他們與合作夥伴合作構建了一個視覺攝像機系統。
在物料搬運期間使用力模式來穩定推力
豐田工業株式會社開發辦公室生產工程部引擎部門工作主管Satoshi Ishihara討論了UR機器人的好處：「使用平衡器進行物料搬運時，會發生推力波動，在正常位置控制模式下，存在保護停止的風險。然而，通過使用UR機器人內置的力傳感器啟用的力模式，我們能夠將推力引導到指定的方向，從而實現平穩的物料搬運。"
力模式也用於物料搬運以外的其他領域。「在拾取原材料時，我們使用力模式引導機器人的夾具進入原材料，同時執行協調運動。力模式被廣泛使用。「為了進行風險評估，安全圍欄和安全雷射掃描器一起使用，以降低風險。為了避免工人的手在懸掛負荷下伸手，安裝了圍欄。創建非圍欄區域以方便平穩的材料供應，並將安全雷射掃描器放置在地面上，以便在有人進入該區域時停止系統（預防性停止）。
高效且安全：緊湊型自動化提供強大的效果
「自動化的影響是顯著的。通過自動化原材料輸入過程，我們成功地減少了工作時間，現在可以考慮各種組合。」豐田工業株式會社發動機部製造部門2加工部門經理Hideki Yamada說。
山田繼續說道：「每當我們引入自動化設備時，安全圍欄和其他裝置往往會變得更大，但有了這個系統，它在確保安全的同時又很緊湊，所以我們非常喜歡它。」
協作機器人可逐步擴展自動化流程
除了擴大原材料處理領域的自動化流程外，豐田工業株式會社還在考慮自動化其他流程，例如發動機升降和基於輸送帶的流程。在介紹協作機器人之後，開發辦公室生產工程部發動機部門組長Tatsuya Shimizu評論說：「如果您立即決定答案，則需要時間來尋找解決方案。通過首先引入協作機器人，在使用時學習，並逐漸擴展其應用，自動化可以進步。”
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