2021年全国机械冶金建材行业“互助保障杯”职工技术创新成果展示

协作机器人应用项目

单位:北京奔驰汽车有限公司

项目是由北京奔驰汽车有限公司自主创新研发,主要应用于协作机器人领域。

随着人力成本的不断增加,市场竞争加剧,企业成本压力增大,为了降低整车的HPV ,提高工时利用率,减员增效提高总装车间自动化率迫在眉睫,利用机器人协作将是一个有效途径,但因存在较大的技术壁垒,协作机器人的在线应用几乎是一片空白。为此,本项目针对目前总装车间的痛点,研制三套解决方案,包括MRA2 EDU协作机器人发动机自动螺栓拧紧、MRA1 CH1协作机器人混动电池自动螺栓拧紧、MRA2 合装2/3/4工位自动化改造,均已落地实施。目前在全球戴姆勒工厂中尚无类似解决方案,此类项目的实施填补了北京奔驰此领域的技术空白,突破了技术瓶颈,所以意义非常重大。

项目的主要创新点包括:1)在流水线上应用协作机器人,采用机械定位搭载机器人的方式服了机器人在移动线中工作困难的瓶颈2)实现人机协作,人与机器不再相互隔离,可以共享工作区间,突破了总装车间工位紧张无法提高自动化率的瓶颈;3)创新性的将协作机器人与EC工具结合在一起,实现了柔性化与智能化拧紧工具的结合,机器人将EC工具放置到位后,EC工具开始拧紧,拧紧完成后,机器人将EC工具放置到下一个待拧紧点,如此循环;4)实现了拧紧结果的上传及可视化显示,EC工具拧紧完成后将拧紧结果反馈至PLUS及设备PLC,拧紧结果上传PLUS可保证拧紧结果的可追溯性,拧紧结果同时反馈至PLC,实现拧紧结果的可视化,可实现针对拧紧失败点单点返修,增加设备前对拧紧点进行成组返修,大大减少了返修工作量;5)针对机器人的拧紧工况研发了弹簧套筒,该种特殊套筒可以适用于各种自动拧紧工况,并推广至其他自动拧紧类项目;6)研发了机器人的EC工具的定位抓手,克服EC工具定期更换的重复定位问题,同时设定了机器人位置检测位置,未机器人行动轨迹确定了基准;7)充分利用协作机器人的柔性,设备符合柔性化生产的需要,可以同时满足多种车型,当面临车型换代及变更时,机器人部分仅需要简单的编程就可以完成改造,方便快捷,改造成本低,改造时间短;8)利用视觉技术保证了定位的精度,同时通过视觉技术导引机器人完成角度及在X/Y方向的补偿,保证了机器人动作的准确性,提高了拧紧合格率。

项目自2020年4月投产上线以来产生显著效果。在直接经济效益方面,共计节省9名操作者,节省成本约224.53万/年;在间接经济效益方面,首次实现了协作机器人在流水线上的批量应用,验证了类似设备的可行性,为其他工程提供了可以参考和借鉴的经验,计划推广至全球戴姆勒工厂,同时解决了人机工程问题,减少2名操作者参与交互,节省成本约为49.9万/年。