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借助人工智能(AI),西門子的研發(fā)人員開發(fā)出了一種雙臂機器人,無需編程即可用于產(chǎn)品制造。機器人手臂能自主分工協(xié)作。
“咔嗒”一聲,一只機械手將一個灰色部件準(zhǔn)確卡入導(dǎo)軌。手臂縮回去抓住另一個部件,這次是為了將其放在位置,轉(zhuǎn)交給另一只手臂,這樣得以協(xié)調(diào)組裝控制柜。西門子中央研究院近日在慕尼黑演示了雙臂機器人的一部分:雙手協(xié)調(diào)操作。機器人系統(tǒng)是未來制造業(yè)的一個關(guān)鍵要素——它代表著工廠*自主控制生產(chǎn)的未來。
自動化系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)<遥簛碜晕鏖T子中央研究院的Kai Wurm(中)和Georg von Wichert(右)正在觀察雙臂機器人的行為。
實現(xiàn)經(jīng)濟的“單件定制化生產(chǎn)”
在某種程度上,自主控制在大批量生產(chǎn)中已經(jīng)成為現(xiàn)實,正如西門子德國安貝格的數(shù)字化工廠所展示的那樣。安貝格工廠生產(chǎn)Simatic可編程邏輯控制器,實現(xiàn)了75%的自動化程度和99.99885%的質(zhì)量合格率。不過,這些部件都是大批量生產(chǎn)的。每年有1200萬件Simatic控制器發(fā)往各地的6萬多個客戶。因此,大批量生產(chǎn)已經(jīng)成為現(xiàn)實?,F(xiàn)在制造業(yè)更為需要的是超越基本的自動化,以自主執(zhí)行任務(wù)的能力支持小批量、多品種生產(chǎn),從而滿足用戶日益增長的定制化需求。傳統(tǒng)自動化目前仍無法支持“單件定制化生產(chǎn)”實現(xiàn)盈利。
在西門子中央研究院,Kai Wurm博士和Georg von Wichert博士率領(lǐng)的團隊致力于自主系統(tǒng)的研究,并成功解決了這個問題。Wurm指出:“我們的雙臂智能機器人原型證明,經(jīng)濟劃算的‘單件定制化生產(chǎn)’是可以實現(xiàn)的。將來,機器人將不再需要花費大量時間進行成本高昂的編程,不再需要僅能實現(xiàn)固定組裝操作的冗長代碼。我們只需要任務(wù),系統(tǒng)就會自動將這些指令轉(zhuǎn)換成程序。”
過渡到語義信息
Wurm表示:“我們只需告訴機器人,把某個部件安裝到導(dǎo)軌上,它就會執(zhí)行這個操作。”作為一個簡化的例子,這項任務(wù)描述了 “單件定制化生產(chǎn)”的內(nèi)涵。其中涉及加工或組裝含有不同部件的多樣化產(chǎn)品。機器人從關(guān)聯(lián)的軟件模型中獲取制造產(chǎn)品的相關(guān)信息。傳統(tǒng)的機器人無法理解這種CAD/CAM(計算機輔助設(shè)計和制造)模型,但新的機器人原型可以做到。從某種意義上說,這就好像機器人能夠理解不同的語言,從而不必對其運動和工藝進行編程。
為此,機器人逐層拆分任務(wù),如將“組裝”這一總命令拆分為“拾取”和“遞交”等可執(zhí)行動作,直到機器人終移動手臂或張開抓手。機器人能自己決定哪個手臂應(yīng)該執(zhí)行哪項任務(wù)。為做到這一點,開發(fā)人員賦予機器人將信息從產(chǎn)品開發(fā)軟件提取到語義層的能力。
重大目標(biāo):Georg Wichert(左)和Kai Wurm開展的研究證明,經(jīng)濟可行的單件生產(chǎn)是可以實現(xiàn)的。
Wurm指出:“產(chǎn)品部件和工藝信息在語義層面被轉(zhuǎn)換成知識本體和知識圖表,將原本隱含的信息清楚表達出來。到目前為止,對于將X部件卡入Y導(dǎo)軌這樣的任務(wù),人們必須以代碼的形式教給機器人。不過,我們的原型機器人會自己分析問題并找到相應(yīng)的解決方案。”
在西門子原型的演示中,機器人手臂右側(cè)的顯示器上以非常簡化的形式展示了這一過程。顯示器顯示兩行色塊,每個色塊都帶有例如“組裝”(左欄)和“拾取”(右欄)等詞。這些色塊以類似滾動網(wǎng)頁的方式向上移動。色塊描述每個組裝步驟。在左邊的顯示器上,屏幕顯示機器人手臂在生產(chǎn)過程開始時接收到的信息,包括周圍區(qū)域及主體的3D描述。在演示系統(tǒng)上方另有兩個屏幕,展示機器人手臂通過集成攝像頭看到的畫面。
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向自糾正系統(tǒng)邁進
西門子中央研究院的原型系統(tǒng)還有糾錯功能,不必事先預(yù)設(shè)錯誤(之前不知道會有錯誤發(fā)生,所以糾錯沒有被事先告知是一種選項)。例如,如果一個部件滑落,只要它在攝像頭的視野內(nèi),機器人手臂就能夠找到該部件。然后,手臂將拿起部件并調(diào)整所有后續(xù)動作,并正確安裝。如果部件安裝在另一側(cè),該手臂會把部件交給另一只手臂。這些突破性的開發(fā)成果是“公司核心科技(Company Core Technology)——自動化未來項目”的一部分,CCT使西門子能夠?qū)W⒂陉P(guān)鍵創(chuàng)新領(lǐng)域,如“數(shù)字化雙胞胎”、人工智能和增材制造。
當(dāng)然,組裝控制柜只是一個開始。西門子開發(fā)人員設(shè)想的是自組織的生產(chǎn)設(shè)施,可以響應(yīng)自主改變的生產(chǎn)要求,不斷優(yōu)化操作,并充分利用互相協(xié)助的機器人。這些設(shè)施將是革命性的進展,即可自我饋送設(shè)計數(shù)據(jù)、糾正錯誤并自行計算所有動作和行為的系統(tǒng)。Wurm表示:“很多其他研究人員正試圖解決這個問題,但市場上的產(chǎn)品都不如我們所開發(fā)的。”
德國西門子(SIEMENS)公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛,在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子(SIEMENS)公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化,具有網(wǎng)絡(luò)通信能力,功能更強,可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC(如S7-200),小規(guī)模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。
西門子變頻器是由德國西門子公司研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的變頻器品牌,主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電機的速度。并以其穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、高性能的矢量控制技術(shù)、低速高轉(zhuǎn)矩輸出、良好的動態(tài)特性、*的過載能力、創(chuàng)新的BiCo(內(nèi)部功能互聯(lián))功能以及*的靈活性,在變頻器市場占據(jù)著重要的地位。
西門子電機性能
西門子電機(SIEMENS電機)西門子公司是的電機制造商,擁有超過100多年的電機制造經(jīng)驗。西門子電機產(chǎn)品涵蓋了幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域所能使用的電機,無論您需要驅(qū)動何種負(fù)載,西門子電機都能滿足系統(tǒng)的具體要求。
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——優(yōu)良的轉(zhuǎn)子加工工藝:每個轉(zhuǎn)子加工完成后,都會做好妥善防護,并刷涂防護涂料。
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——寬電壓,寬頻:實際使用電壓可以在額定。[2]