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西門子攜手大眾汽車等機構(gòu)研究工業(yè)機器人能耗狀況

作者: 時間:2014-11-12 來源:物聯(lián)網(wǎng)在線 收藏
編者按:機器人代替人力從事高強度、大力量的工作已被人們廣泛認(rèn)同,隨著汽車業(yè)的高速發(fā)展,汽車工業(yè)機器人也漸漸由能耗大戶成為了節(jié)能高手。

  汽車消耗的電能占車身制造能耗總量的一半以上。攜手汽車和弗勞恩霍夫協(xié)會共同開發(fā)運動優(yōu)化算法,大大降低了機器人的耗電量。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/265193.htm

  一家汽車制造廠一年消耗的電能堪比一座中型城市。是其中的能耗大戶。通過優(yōu)化其運動,可以將耗電量最多降低50%。

  一只巨型機械臂輕而易舉地舉起車門,并以毫米級的精度將其安裝到車身上。其他機械臂也幾幾乎同時迅速靠攏,相互之間以毫厘之距擦肩而過。這些機械臂是用來對車門進(jìn)行焊接的,一時間,火花四濺。當(dāng)這項任務(wù)完成之后,這些機械臂和來時一樣迅速離去,而車身則滾滾向前,前往下一個裝配站。這如同一場精心排演的芭蕾舞,數(shù)以千計的在工廠隨時“翩翩起舞”。然而,與舞者不同的是,機械臂不需要任何休息。但是,它們對電能的胃口則永不饜足。

  一家日產(chǎn)千輛的汽車廠,每年可輕而易舉地消耗數(shù)億度電能——堪比一座中型城市。負(fù)責(zé)驅(qū)動傳送帶、機器和泵的電機,以及操作機械臂關(guān)節(jié)的電機,所消耗的電能要占工業(yè)耗電量的三分之二左右。然而,要從負(fù)責(zé)裝配車身的工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)中挖掘節(jié)電潛力,還有很長的路要走。

  為了找出行之有效的辦法,汽車、和弗勞恩霍夫協(xié)會聯(lián)合發(fā)起了一個為期三年的研究項目,細(xì)致深入地考察制造機械臂的運動。這個名為“綠色車身技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟(InnoCaT)”的項目,旨在使用高效的軟件解決方案來優(yōu)化生產(chǎn)過程,以大幅降低其耗電量。迄今為止,生產(chǎn)線機械臂的運動路徑通常是由人工編程。機械臂運動過程中遇到的障礙物和設(shè)置安裝高度時的失誤,是推高耗電量的一般因素。然而,最費電的過程是機械臂頻頻變換運動方向時發(fā)生的減速和加速。

  工業(yè)的整合經(jīng)理MatthiasFrische是InnoCaT一個子項目的負(fù)責(zé)人,他說:“目前,幾乎所有工業(yè)機器人都尚未實現(xiàn)運動優(yōu)化。但突發(fā)運動會造成耗電高峰和機械應(yīng)力。”有鑒于此,F(xiàn)rische取得的一個重要研究成果是一個模擬模型,它能計算出不存在任何方向突變的優(yōu)化曲線。這個模型值得稱道之處在于,它不要求更換機械臂,因為它只是改進(jìn)了它們的運動方式。Frische說:“這就好比學(xué)跳芭蕾舞。練習(xí)一段時間后,舞者的動作會變得更加優(yōu)雅、高效,哪怕身體還是原來的?!?/p>

  為了開發(fā)運動優(yōu)化算法,項目團(tuán)隊將一個典型的汽車工業(yè)機器人搬到實驗室,對它執(zhí)行多種不同任務(wù)時的能耗進(jìn)行了分析。然后根據(jù)分析結(jié)果,創(chuàng)建了一個模擬模型。每一次測定之后,科學(xué)家們都要調(diào)節(jié)多種不同的參數(shù),由此逐步確定哪些設(shè)置的節(jié)電潛力最大。Frische解釋道:“人類在搬運重物時,他們會本能地以盡可能最符合人機工程學(xué)的方式運動。同樣,模擬模型可以為機器人計算出實現(xiàn)了動力學(xué)優(yōu)化的節(jié)電運動路徑。這樣的路徑,堪比跑車在彎道上行駛的軌跡?!痹囼灲Y(jié)果令項目團(tuán)隊驚喜不已,因為結(jié)果表明,優(yōu)化路徑的節(jié)電潛力高達(dá)10%到50%。Frische補充道:“通過從突發(fā)運動改為弧線運動,機械臂的機械應(yīng)力得以降低,從而降低了維護(hù)要求,縮短了停工時間?!?/p>


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