ABB：機(jī)器人“巨頭”煉成記

□文/董靜

身為全球四大機(jī)器人制造商之一，ABB機(jī)器人業(yè)務(wù)已經(jīng)走過(guò)了近半個(gè)世紀(jì)的風(fēng)風(fēng)雨雨。如今，ABB在上海與瑞典分別建設(shè)了全球兩大機(jī)器人生產(chǎn)基地，其中在上?？禈虻纳a(chǎn)基地是中國(guó)累積裝機(jī)量最高的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)基地，同時(shí)這里也成為了ABB全球唯一的噴涂機(jī)器人生產(chǎn)基地、ABB全球首個(gè)機(jī)器人質(zhì)量中心，以及中國(guó)首個(gè)機(jī)器人整車噴涂實(shí)驗(yàn)中心。

從1969年售出世界首臺(tái)噴涂機(jī)器人, 到1974年發(fā)明全球首臺(tái)投入商用的電動(dòng)機(jī)器人IRB 6，ABB機(jī)器人發(fā)展的同時(shí)見證了世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新之路。同年，ABB率先推出全球首款全電動(dòng)微處理器控制工業(yè)機(jī)器人，開啟了現(xiàn)代機(jī)器人革命。如今，ABB機(jī)器人業(yè)務(wù)單元已經(jīng)發(fā)展成擁有近30種型號(hào)、滿足各行各業(yè)的生產(chǎn)需求，同時(shí)具備強(qiáng)大的系統(tǒng)集成能力的超大型機(jī)器人制造商。目前已有超過(guò)25萬(wàn)臺(tái)ABB機(jī)器人在世界各地被安裝并投入使用。

ABB為多個(gè)行業(yè)提供全方位的解決方案，包括汽車整車及零部件制造、電子3C、食品飲料、金屬加工、基礎(chǔ)化工、金屬鑄造、基礎(chǔ)金屬等。ABB掌握各類機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用，包括調(diào)試和總裝、工藝自動(dòng)化、焊接、搬運(yùn)、機(jī)加工、包裝和堆垛等。

2015年4月13日，ABB在世界頂級(jí)工業(yè)博覽會(huì)——德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上正式向市場(chǎng)推出全球首款真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作的雙臂工業(yè)機(jī)器人YuMi。盡管YuMi的設(shè)計(jì)是為了滿足消費(fèi)電子產(chǎn)品行業(yè)對(duì)柔性生產(chǎn)和靈活制造的需求，但它同樣可以被應(yīng)用于小件裝配環(huán)境中。這得益于其雙臂設(shè)計(jì)、多功能智能雙手、通用小件進(jìn)料器、基于機(jī)器視覺(jué)的部件定位、引導(dǎo)式編程，以及一流的精密運(yùn)動(dòng)控制。而YuMi也憑借一系列優(yōu)良的產(chǎn)品設(shè)計(jì)榮獲了久負(fù)盛名的“紅點(diǎn)最佳產(chǎn)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”。

工業(yè)機(jī)器人雖然沒(méi)有各式各樣花哨的服務(wù)機(jī)器人那么有趣, 然而從商業(yè)角度來(lái)看,現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人卻仍然占據(jù)了整個(gè)機(jī)器人市場(chǎng)的主流地位。

ABB公司還有一個(gè)特殊身份，那就是國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)主席，這顯然得益于ABB在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊地位。ABB機(jī)器人控制器的廣告語(yǔ)就是True-Move。什么意思呢? 就是不管快跑還是慢走, 該走直線就走出直線, 轉(zhuǎn)彎時(shí)該走圓就走出個(gè)正圓, 就是所謂的“Truely-Right-Move”。知易行難，ABB就是靠著這樣過(guò)硬的技術(shù)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)拿走數(shù)以萬(wàn)計(jì)的訂單。

糖果背后的機(jī)器人軍團(tuán)

食品行業(yè)一向是工業(yè)機(jī)器人的高頻應(yīng)用領(lǐng)域，ABB對(duì)此行業(yè)自然游刃有余。

吉百利旗下的“Roses and Heroes”系列糖果作為歐洲市面上暢銷的食品，其產(chǎn)量正在逐步擴(kuò)大。2010年2月2日，經(jīng)過(guò)吉百利股東表決，卡夫以117億英鎊將吉百利收購(gòu)。隨著產(chǎn)量需求上升，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已經(jīng)不能滿足高漲的市場(chǎng)需求。經(jīng)過(guò)充分的調(diào)研與論證，卡夫選擇了ABB自動(dòng)機(jī)器人分揀系統(tǒng)。通過(guò)自動(dòng)機(jī)器人分揀系統(tǒng)，卡夫發(fā)現(xiàn)此舉大大增加了“Roses and Heroes”系列食品的生產(chǎn)效率。

吉百利核心產(chǎn)品“Roses and Heroes”的制造和包裝地點(diǎn)在英國(guó)伯明翰的伯恩維勒工業(yè)基地。傳統(tǒng)的分揀方法是把用來(lái)混合出不同成分的各種袋裝巧克力包在硬紙箱中，然后送到工廠。Roses需要10種巧克力成分，Heroes需要6種巧克力成分，而這就要求工廠在不同的位置使用不同的特定生產(chǎn)線。碼垛、識(shí)別條形碼之后，產(chǎn)品會(huì)被運(yùn)送到兩個(gè)不同樓層的車間。

碼垛好的箱子會(huì)被運(yùn)到指定包裝車間的相鄰區(qū)域。操作員手動(dòng)操作指定的橫向給進(jìn)儲(chǔ)料器，并把貨物裝進(jìn)盒子，從而為自動(dòng)包裝操作供料。若干操作員將盒子從托盤棧上取下，打開并將箱子倒進(jìn)指定的運(yùn)送斗，空箱子會(huì)被壓扁，然后從包裝區(qū)域運(yùn)走。面對(duì)如此復(fù)雜的系列操作，ABB是如何通過(guò)機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)替換的呢？ABB為其提供了如下解決方案。

卡夫委托位于格洛斯特市的CKF系統(tǒng)有限公司作為其項(xiàng)目合作方來(lái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)重循環(huán)分揀系統(tǒng)，滿足卡夫的生產(chǎn)需求，減少紙板的浪費(fèi)并為分類整體性提供保障。身為自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的專家，CKF已經(jīng)于近期開發(fā)并完成卡夫（謝菲爾德）公司的機(jī)器人碼垛解決方案，這項(xiàng)合作提升了卡夫的制造能力，其效果是立竿見影的。

但是，伯恩維勒項(xiàng)目的工程非常復(fù)雜。CKF系統(tǒng)有限責(zé)任公司從設(shè)計(jì)初始概念起就得到了ABB的鼎力相助，并在伯恩維勒仿真了機(jī)器人的動(dòng)作，以確保4軸IRB 660機(jī)器人的機(jī)械部件能夠達(dá)到所有需要抓取的位置。同時(shí)，ABB為其提供必要的技術(shù)支持，并在瑞典裝配了一臺(tái)機(jī)器人，以模仿所有復(fù)雜性動(dòng)作。

4個(gè)ABB4軸IRB 660機(jī)器人、定制的真空機(jī)床模具以對(duì)稱方式布置。包裝車間給出指令后，該裝置使得系統(tǒng)能夠柔性化地滿足包裝不同衍生品和調(diào)配配方的需求。4個(gè)機(jī)器人單元通過(guò)帶有供料托盤的傳送帶接受貨物，并卸下重新碼垛的運(yùn)送斗。托盤的管理也由機(jī)器人來(lái)處理，并設(shè)計(jì)了專用模具以對(duì)運(yùn)送斗和托盤進(jìn)行操作。

IRB 660機(jī)器人采用最先進(jìn)的4軸設(shè)計(jì)，是一款具有3.15米到達(dá)距離和250千克有效載荷的高速機(jī)器人。該機(jī)器人不僅工作性能優(yōu)良，還兼?zhèn)鋱?jiān)固性與耐用性。該機(jī)器人系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)柔性化集成和生產(chǎn)，可同時(shí)負(fù)責(zé)4條進(jìn)料輸送帶、2個(gè)貨盤料垛、1個(gè)滑托板料垛和4條堆垛出料線。IRB 660機(jī)器人的通用性、到達(dá)距離以及承重能力完全可以勝任像卡夫這樣企業(yè)的應(yīng)用需求。

通過(guò)屏幕上的信息，兩個(gè)高清攝像機(jī)識(shí)別并確認(rèn)貨物，之后貨物被載入相應(yīng)的單元中。這樣的布置限定了單個(gè)托盤的堆碼高度和托盤上運(yùn)送斗的方向。按照包裝車間的需求，機(jī)器人使用自定義設(shè)計(jì)的真空吸頭將運(yùn)送斗拆垛，并將其放在通往包裝車間的傳送系統(tǒng)上。

傳送功能是通過(guò)路經(jīng)兩層的大范圍傳送帶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。這套系統(tǒng)為每個(gè)車間配備了螺旋升降機(jī)、濾除站、智能堆棧系統(tǒng)、自動(dòng)傾斜運(yùn)送斗與手動(dòng)供料等設(shè)備。

這套系統(tǒng)成功的關(guān)鍵在于其物體識(shí)別設(shè)備。它一共使用了7臺(tái)高清攝像機(jī)，每臺(tái)均能識(shí)別物體顏色與形狀，以確保貨物準(zhǔn)確地送入指定的料斗中。高清攝像機(jī)位于每個(gè)包裝車間分揀系統(tǒng)的入口處，能夠分揀正確的貨物單元到正確的運(yùn)送斗生產(chǎn)線中。兩個(gè)車間之間共有35條具備智能堆棧功能的生產(chǎn)線，在自動(dòng)傾卸設(shè)備之前給予系統(tǒng)足夠的緩沖容量。

從包裝車間返回的空運(yùn)送斗被集中在一起，進(jìn)行最后一遍視頻系統(tǒng)檢查以確保這些運(yùn)送斗無(wú)載荷，然后機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)其重新碼垛。當(dāng)然，使用過(guò)的運(yùn)送斗會(huì)被回收清理。

系統(tǒng)控制使用了Rockwell公司生產(chǎn)的PLC，用以太網(wǎng)組網(wǎng)通信，安全控制由Guard Logix PLC完成。高清攝像機(jī)軟件與機(jī)器人軟件的解決方案為該應(yīng)用的需求而量身定制。

4個(gè)封閉的機(jī)器人單元由電磁感應(yīng)圈、光防護(hù)罩和安全門屏蔽以保護(hù)安全。人機(jī)交互面板位于各自生產(chǎn)區(qū)域的3個(gè)控制間內(nèi)。特別開發(fā)的軟件提供靈活自如的交互畫面，同時(shí)提供手動(dòng)調(diào)節(jié)選項(xiàng)。

伴隨著這個(gè)項(xiàng)目的成功實(shí)施，顯著的效益開始顯現(xiàn)?？紤]到這兩個(gè)包裝車間的體積有限，ABB機(jī)器人系統(tǒng)通過(guò)降低原材料滑動(dòng)、減少載具振動(dòng)、減少紙板箱數(shù)量的方式進(jìn)一步提高了工作效率。這套自動(dòng)化系統(tǒng)優(yōu)化了企業(yè)環(huán)境規(guī)劃，更重要的是，它減少了碳排放量。對(duì)于卡夫來(lái)說(shuō)，對(duì)ABB機(jī)器人與自動(dòng)化應(yīng)用的投資是十分必要的。它能幫助卡夫保持競(jìng)爭(zhēng)力、縮小環(huán)境負(fù)面影響，并且使卡夫更好地利用勞動(dòng)力，優(yōu)化質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。

ABB，汽車人出發(fā)

作為智能制造的重要組成部分，工業(yè)機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、智慧跨越的關(guān)鍵。而汽車領(lǐng)域是目前機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的最大領(lǐng)域，這個(gè)領(lǐng)域無(wú)疑是ABB機(jī)器人的強(qiáng)項(xiàng)。ABB于2013年與沃爾沃簽訂框架訂單，向沃爾沃汽車交付1200臺(tái)機(jī)器人。這些機(jī)器人在沃爾沃托斯蘭達(dá)（瑞典）、根特（比利時(shí)）、歐洛夫斯特?。ㄈ鸬洌┕S全新的SPA整車平臺(tái)中，承擔(dān)傳送、焊接和組裝車身零部件的工作。

除沃爾沃汽車外，ABB還是多家全球知名汽車制造商的機(jī)器人合作伙伴。2008年，ABB成為寶馬汽車在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的合作伙伴，多次向?qū)汃R汽車提供機(jī)器人解決方案。2011年，ABB曾向?qū)汃R汽車提供噴涂生產(chǎn)線建設(shè)一攬子解決方案；2013年初，再次向?qū)汃R汽車提供2400臺(tái)機(jī)器人，用于其位于德國(guó)雷根斯堡和萊比錫以及中國(guó)沈陽(yáng)鐵西的工廠，主要從事物料搬運(yùn)、涂膠和點(diǎn)焊工作。

目前，ABB完整地?fù)碛衅囍圃焖拇蠊に嚰夹g(shù)（沖壓、焊接、涂裝和總裝）。2013年，ABB又研發(fā)出最先進(jìn)的柔性化全自動(dòng)汽車生產(chǎn)系統(tǒng)。

ABB柔性化全自動(dòng)汽車生產(chǎn)系統(tǒng)不僅能夠滿足車企的需求，而且有效提高了生產(chǎn)率以及高度生產(chǎn)柔性。該系統(tǒng)涵蓋了沖壓自動(dòng)化、車身焊接以及涂裝三大領(lǐng)先工藝，配備ABB“即插即用”的自動(dòng)化工作站StampPack、ABB超柔性化白車身解決方案以及ABB頂尖的汽車噴涂應(yīng)用解決方案（包括ABB尖端的汽車內(nèi)噴工藝），從而滿足安全、快速、高效、節(jié)能、易用以及高柔性的制造要求。該系統(tǒng)獲得第十五屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)金獎(jiǎng)。

2014年，ABB宣布向長(zhǎng)城汽車股份有限公司提供600余臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，用于長(zhǎng)城汽車位于河北徐水基地二期新廠的新型SUV白車身焊裝車間。這是多年來(lái)長(zhǎng)城汽車與ABB簽署的又一機(jī)器人采購(gòu)訂單。

車身的焊接工藝會(huì)直接影響車身的安全性和整體性能。ABB向長(zhǎng)城汽車提供了多種型號(hào)的工業(yè)機(jī)器人，產(chǎn)品型號(hào)包括IRB 6640、IRB 7600、IRB 2600等，可裝配可靠的、高度自動(dòng)化的焊裝生產(chǎn)線。同時(shí)，長(zhǎng)城汽車還在分焊線上與ABB白車身業(yè)務(wù)合作，采用了ABB機(jī)器人焊接解決方案，大幅度提高了焊接生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平和柔性化程度。

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合之路

為了提高生產(chǎn)率，降低購(gòu)買與實(shí)施機(jī)器人解決方案的總成本，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享，ABB還特別開發(fā)了適用于機(jī)器人生命周期各個(gè)階段的軟件產(chǎn)品。

Technikum大學(xué)是位于奧地利首都維也納的一所著名的理工科大學(xué)。Technikum于1994年開始授課。這里的學(xué)生來(lái)自五湖四海，擁有不同的文化背景。當(dāng)這些學(xué)生完成所有科目，他們會(huì)被授予 Engineer FH證書，并且將會(huì)任職于程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)服務(wù)或是系統(tǒng)規(guī)劃。

Technikum的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室擁有一臺(tái)ABB IRB140型機(jī)器人和一臺(tái)ABB IRB 2400，可同時(shí)供48名學(xué)生使用。對(duì)于人數(shù)眾多的學(xué)生來(lái)說(shuō)，兩臺(tái)機(jī)器人遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能以滿足其需要，絕大部分時(shí)間學(xué)生都沒(méi)有機(jī)會(huì)實(shí)際操作真實(shí)的機(jī)器人并為其編程。教師在示教器上展示如何編程，然后只有其中一部分學(xué)生能夠有機(jī)會(huì)嘗試真實(shí)操作。高昂的成本成為了Technikum發(fā)展教育的瓶頸。這時(shí)，Technikum選擇了 RobotStudio。

ABB RobotStudio是優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)仿真軟件。在規(guī)劃與定義階段，RobotStudio可讓你在實(shí)際構(gòu)建機(jī)器人系統(tǒng)之前先進(jìn)行設(shè)計(jì)和試運(yùn)行，還可以利用該軟件確認(rèn)機(jī)器人是否能到達(dá)所有編程位置，并計(jì)算解決方案的工作周期。在編程的設(shè)計(jì)階段，ProgramMaker可幫助用戶在PC機(jī)上創(chuàng)建、編輯和修改機(jī)器人程序及各種數(shù)據(jù)文件。而ScreenMaker能幫用戶定制生產(chǎn)用的ABB示教懸臂程序畫面。

這也就是為什么Technikum應(yīng)用技術(shù)大學(xué)選擇RobotStudio進(jìn)行機(jī)電一體化以及機(jī)器人教學(xué)的原因。RobotStudio軟件具備易于使用的界面，可直觀地反映出機(jī)器人系統(tǒng)的工作狀態(tài)。有了RobotStudio，教學(xué)就可以盡可能地接近現(xiàn)實(shí)，并且每位學(xué)生都能夠擁有自己的“虛擬機(jī)器人”，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)大有裨益。RobotStudio使得所有錯(cuò)誤都可以在沒(méi)有任何傷害的情況下被檢測(cè)出來(lái)，學(xué)生們對(duì)此十分歡迎，它調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。這也就保證了真實(shí)機(jī)器人系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生意外故障，同時(shí)學(xué)生也不必為了給機(jī)器人編程而苦等上好幾個(gè)星期。

使用RobotStudio進(jìn)行離線編程很簡(jiǎn)單。操作者很快就能夠?qū)崿F(xiàn)自己的想法并測(cè)試不同的程序版本。與直接在機(jī)器人身上測(cè)試相比，這種方式更加簡(jiǎn)單、快捷。并且隨著RobotStudio開發(fā)的不斷升級(jí)，用戶可以隨時(shí)測(cè)試最先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)。對(duì)于勞動(dòng)力市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，掌握最新的機(jī)器人知識(shí)可以錦上添花，并隨時(shí)滿足用戶不斷變化的市場(chǎng)需求。

在中國(guó)，ABB也特別重視將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)、學(xué)、研各個(gè)環(huán)節(jié)相互結(jié)合。ABB積極開展與清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等知名院校之間的校企合作，提供包括教材、設(shè)備、培訓(xùn)、課件、軟件及教師培訓(xùn)等的全面支持。

ABB的未來(lái)在中國(guó)

強(qiáng)大的硬件研發(fā)和生產(chǎn)制造能力，與強(qiáng)大的軟件開發(fā)和推廣能力使得ABB機(jī)器人在競(jìng)爭(zhēng)激烈的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中高歌猛進(jìn)。ABB機(jī)器人與中國(guó)的關(guān)系亦是頗有淵源。ABB機(jī)器人是1994年進(jìn)駐中國(guó)的，當(dāng)時(shí)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展幾乎為零。短短一年之后，ABB率先在中國(guó)汽車生產(chǎn)總裝工位上使用了機(jī)器人。

2002年，ABB成功打造中國(guó)第一條機(jī)器人自動(dòng)化沖壓線；4年之后，為了更好地服務(wù)于中國(guó)市場(chǎng)，ABB決定在上海設(shè)立機(jī)器人研發(fā)中心。

截至目前，ABB的中國(guó)研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了一系列可喜的成果。他們先后開發(fā)出ABB最小機(jī)器人IRB120“中國(guó)龍”、全球最快的碼垛機(jī)器人IRB460，以及應(yīng)用于汽車制造行業(yè)的緊湊型開門機(jī)器人IRB 5350等在內(nèi)的4款新型機(jī)器人。

2013年，ABB成為中國(guó)首家提供水性膠系統(tǒng)解決方案的機(jī)器人供應(yīng)商，并在上海成立了ABB精密組裝工程中心。

ABB在中國(guó)有著“早起者”的稱號(hào)，是最早對(duì)中國(guó)開展業(yè)務(wù)活動(dòng)的西方企業(yè)之一。1995年，ABB在北京建立投資控股公司。ABB參與的中國(guó)重點(diǎn)超大型工程項(xiàng)目包括三峽電廠和三峽輸配電項(xiàng)目（從1997年起）、南水北調(diào)工程（2006年初）以及許多與北京奧運(yùn)會(huì)工程（從2004年起）相關(guān)的項(xiàng)目。

中國(guó)正在成為整個(gè)世界的重要制造基地，而依靠ABB這樣的工業(yè)機(jī)器人巨頭提高自動(dòng)化水平，是提升中國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素之一。ABB機(jī)器人的大規(guī)模應(yīng)用使得這些企業(yè)在更有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，提高效率、降低成本，以應(yīng)對(duì)各行各業(yè)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。