人類和機(jī)器人之間的順利合作

機(jī)器人被部署在越來(lái)越多的環(huán)境中，其中許多涉及到人類和機(jī)器人之間的協(xié)作——例如，減輕人類在工作場(chǎng)所的繁重任務(wù)。挑戰(zhàn)在于如何將機(jī)器人整合到工作環(huán)境中，以及如何操作它。在一個(gè)與大眾汽車公司合作的項(xiàng)目中，夫瑯和費(fèi)電信研究所，海因里希赫茲研究所，HHI，將展示使用人-機(jī)器人協(xié)作(HRC)可以帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，在汽車行業(yè)的焊縫檢查。

無(wú)缺陷焊縫是汽車工程中一個(gè)重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。未來(lái)，焊接將由一個(gè)人-機(jī)器人團(tuán)隊(duì)進(jìn)行檢查，每個(gè)人都貢獻(xiàn)自己的特定技能和專業(yè)知識(shí)。機(jī)器人通過(guò)手勢(shì)和語(yǔ)音指令控制，將特定的部件固定并移動(dòng)到相應(yīng)的位置，同時(shí)員工對(duì)焊接質(zhì)量的任何缺陷進(jìn)行標(biāo)記和記錄。

EASY COHMO(非接觸式人機(jī)操作人機(jī)工程學(xué)輔助系統(tǒng))聯(lián)合研究項(xiàng)目借鑒了Fraunhofer HHI多年來(lái)在三維捕獲、三維信息處理和三維可視化領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)。該系統(tǒng)為汽車生產(chǎn)中關(guān)鍵部件焊縫的目視檢查提供了一個(gè)很好的例子，說(shuō)明了HRC在工業(yè)中的作用。在未來(lái)幾年，這項(xiàng)技術(shù)將為大眾汽車的檢查程序提供具體的幫助。

從人工檢測(cè)到工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)

檢查過(guò)程幾十年來(lái)一直沒(méi)有改變。首先，每個(gè)部件必須在旋轉(zhuǎn)定位器中手動(dòng)固定，以便從各個(gè)角度進(jìn)行檢查。不可避免地，這就涉及到員工不得不采取不符合人體工程學(xué)的姿勢(shì)，這可能會(huì)導(dǎo)致重復(fù)性勞損。此外，這個(gè)復(fù)雜的程序只留出很短的時(shí)間，這可能對(duì)檢查的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。

目前，員工可以自由地以自己的方式進(jìn)行檢查。這不可避免地導(dǎo)致了一種非標(biāo)準(zhǔn)化的程序，使得根據(jù)不同檢查員的觀察來(lái)識(shí)別系統(tǒng)缺陷變得更加困難。此外，任何此類缺陷通常都不會(huì)被記錄下來(lái)，或者必須通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)費(fèi)力地輸入到單獨(dú)的系統(tǒng)中。

在未來(lái)，這種檢查過(guò)程將是交互式的，用機(jī)器人抱著沉重的部件，并將它們移動(dòng)到一個(gè)位置，員工可以按照人體工程學(xué)的方式檢查它們。這樣的機(jī)器人將至少有六個(gè)軸，因此將能夠移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜一個(gè)組件在每個(gè)可能的方向。機(jī)器人會(huì)自動(dòng)從生產(chǎn)線上取下一個(gè)部件，并將其呈現(xiàn)給檢查人員。員工將通過(guò)顯式和隱式手勢(shì)與機(jī)器人進(jìn)行交互，從而將組件導(dǎo)向所需的位置。員工可以將他們的注意力集中在識(shí)別缺陷上，從而忽略更少的缺陷。

多通道控制

由Fraunhofer HHI開(kāi)發(fā)的中間件協(xié)調(diào)用于捕獲整體工作情況的各種傳感器。根據(jù)員工的位置和手勢(shì)，軟件計(jì)算出機(jī)器人手臂所需的運(yùn)動(dòng)。這也確保了用戶的安全。例如，當(dāng)員工停止直接查看組件時(shí)，軟件會(huì)暫停機(jī)械臂，作為預(yù)防措施。

Fraunhofer HHI的項(xiàng)目經(jīng)理Paul Chojecki解釋說(shuō):“這個(gè)機(jī)器人還可以被設(shè)置成響應(yīng)個(gè)性化的指令?！薄拔覀冃碌母兄缑婺軌蛱幚碛脩舻膫€(gè)人手勢(shì)和語(yǔ)音命令。這意味著該系統(tǒng)可以根據(jù)工作站的特定需求進(jìn)行快速定制?！?/p>

手勢(shì)用于標(biāo)記、分類和確認(rèn)組件上的缺陷。通過(guò)精確的目標(biāo)跟蹤和基于投影儀的增強(qiáng)，員工在他們的工作空間區(qū)域內(nèi)被直接提供了一個(gè)組件上的接口。這提供了一種高效和直觀的方法來(lái)生成任何焊縫缺陷的數(shù)字3-D記錄。相比之下，目前的檢查程序缺乏缺陷的系統(tǒng)記錄，因?yàn)椴煌膯T工之間很少有正式的信息交流。使用新的程序，任何缺陷都可以立即輸入系統(tǒng)，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)估。這意味著系統(tǒng)缺陷可以更快速地識(shí)別，從而可以在焊接階段消除。

可擴(kuò)展到所有的人-機(jī)器人工作站

該系統(tǒng)具有大量的傳感器和基于增強(qiáng)中間件的多模態(tài)控制，以及定制的操作指令和機(jī)器學(xué)習(xí)。這是一種很可能為HRC的進(jìn)一步應(yīng)用帶來(lái)突破的方法，同時(shí)也擴(kuò)大了人類和機(jī)器人之間的協(xié)作和交互的范圍。進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域包括銑床，例如，或交互式機(jī)器人助手在非工業(yè)設(shè)置-例如。，在醫(yī)療保健或服務(wù)行業(yè)。