在（日本）Handa市的Tōchita工厂（703工厂），丰田工业公司正在实施改进措施，以使工厂对未来的工人更具吸引力。倡议集中于自动化原材料输入过程。通过将协作机器人与现有平衡器相结合，丰田公司开发了一种处理重型材料的解决方案。这不仅减少了工作时间，也减轻了人工搬运重物所带来的负担。
应对手动搬运重型材料的挑战
以前，原材料是使用起重设备和起重机手工处理的，但是原材料很重，并且存在掉落的风险。此外，操作员经常被从很远的地方叫来执行不定期且单调乏味的任务，这将造成员工工作积极性降低。
关键价值驱动因素
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通过智能安全功能（力模式、安全扫描仪、最小围栏）减少手动提升和降低风险，提高工人安全性
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通过减少工作时间和更加一致的材料处理提高运营效率
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通过将协作机器人（cobots）与现有设备相结合实现可扩展的自动化搬运任务，支持逐步扩展和试验
协作机器人解决的任务
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使用协调的力控制和平衡器集成来处理和放置重型原材料
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借助视觉系统从大堆货物中挑选适当的材料
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使用力模式引导夹具插入材料，以实现平滑、自适应的运动
解决自动化挑战
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在复杂的物理设置中将机械臂与平衡器结合时平衡负载振荡
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推力波动管理，使用力模式防止运动过程中的保护性停止
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紧凑空间中的安全性，使用较小占地面积的激光扫描仪和战略围栏设置来保持开放区域，不损害工人安全
更智能的材料输入 ： 结合视觉系统、 cobots 和平衡器
在自动化材料输入过程中，解决方案是以创新的方式组合现有产品。具体来说，这挑战了由平衡器辅助的协作机器人的使用。在考虑了几种组合以满足所需的周期时间和其他标准后，他们通过将刚性臂机构与UR机器人相结合实现了他们的目标。此外，由于机器人臂、夹具和原材料质量的独特环境，与平衡器结合的系统导致伺服振荡的问题。然而，使用UR机器人，可以任意设置负载、重心和惯性，通过优化速度和加速度等设置，问题得到了解决。由于原材料堆积如山，随机挑选是必要的。在这个项目中，他们与合作伙伴一起构建了一个视觉摄像系统。
在材料处理过程中使用力模式稳定推力
丰田工业公司开发办公室生产工程部发动机部门的工作负责人Satoshi Ishihara讨论了UR机器人的优势:"当使用平衡器执行材料处理时，会出现推力波动，并且在正常位置控制模式下，会有保护性停止的风险。然而，通过使用UR机器人内置力传感器启用的力模式，我们能够将推力导向指定的方向，从而实现平稳的材料处理。"
力模式也用于材料处理以外的其他领域。"在拿起原材料时，我们使用力模式引导机器人的夹具进入原材料，同时进行协调动作。强制模式被广泛使用。对于风险评估，安全围栏和安全激光扫描仪一起使用，以降低风险。为了避免工人的手伸到悬挂的货物下，我们还安装了栅栏。创建一个无围栏区域以促进顺利的材料供应，并在地面上放置了一个安全激光扫描仪，以便在有人进入该区域时停止系统(预防性停止)。
高效和安全 : 紧凑的自动化提供强大的结果
"自动化的效果非常显著。通过自动化原材料输入过程，我们成功地减少了工作时间，现在可以考虑各种组合，"丰田工业公司发动机部制造二部加工部经理Hideki Yamada说。
Yamada继续说道，"每当我们引入自动化设备时，安全围栏和其他设施往往会变得更大，但有了这个系统，它既紧凑又能确保安全，所以我们非常喜欢它。"
协作机器人支持自动化流程的逐步扩展
除了扩大原材料处理领域的自动化流程，丰田工业公司还在考虑自动化其他流程，如发动机起放和基于传送带的流程。在介绍了协作机器人之后，开发办公室生产工程部发动机部门组长Tatsuya Shimizu评论道:"找到解决方案需要时间。因此我们决定首先引入一个协作机器人，一边使用一边学习，并逐步扩展其应用，这样自动化才能逐渐进步。"