与工业和社会中新兴的大趋势一样，通过过去几年的发展，抓取和搬运技术的未来也可以被许多因素影响。图5.1没有防护栅栏的人机协作汽车制造商和其行业供应商即使作为已经高度自动化的工业领域，一方面由于汽车厂数量的增长，另一方面在质量和高成本的压力下，也会促使搬运技术迎来持续不断的销售增长，本书前面提到的机器人的销售统计数据清楚地证实了这种现象。......
2023-06-15
搬运技术的演进与发展
【摘要】：物体被搬运——工件或者产品一直都会被作为分析搬运技术的起始点。早在20世纪60年代，有关于在搬运技术中高效工序的科学研究就在德国的高校中进行了。单个光感或电机的故障会导致整个集装箱运输的停止。所有这些发展成果使那些和自动化搬运技术相关的高质量功能性组件在现今的市场上大量存在。这个视角带来了搬运技术领域中新的挑战和自动化功能性组件的研发可能性。图1.6展示了机械手与有关设备。
物体被搬运——工件或者产品一直都会被作为分析搬运技术的起始点。通常来说，工件的特性将会预先被第三方来确定，并且不能被更改。生产技术和加工设备的任务是尽可能经济高效地生产产品。以搬运（或装配）为导向的产品设计并不经常被提倡，研发部门、设计部门或是市场部门提出的特性将会被重点考虑。
在很多情况下，初始条件决定了自动化技术或是加工设备不能被理想化地利用或是机器可用性不能得到完美利用。
早在20世纪60年代，有关于在搬运技术中高效工序的科学研究就在德国的高校中进行了。这些研究的核心主要和过去由人工实现工序的机械自动化有关。这些技术现在被广泛认为是“硬自动化”——换句话说，指的是产品类型比较固定或是产品本身变化较少的情况。
在此情况下，把人工从机器生产节拍中隔离出来对于高效生产来说就显得非常重要。例如，在生产工序前后使用缓冲方式，公司的员工可以同时操作多个加工设备，因为缓冲在填充或是清除以后，可以让生产在没有人工协助的情况下连续进行。
甚至对于加工设备失效的情况下，缓冲也能帮助减小设备维修对生产造成的影响，因为缓冲能临时让相互串联的生产设备继续生产。
在20世纪80年代末期，这些解决方案开始被更严苛地看待，因为它们基本上只能在批量生产中起到帮助作用。然而，随着时间推移和人口持续增长，并且国际市场也变得越来越强健，这就导致了产品的多样性。“柔性自动化”就变成了技术上的新关键词，机器人也变成了搬运工序中的首选工具或是搬运单元。这同样也是对于简单生产设备到复杂生产系统中，自动化功能性组件研发的初始激发点。
模块化系统针对所有系统被研发出来，最开始作为基础的设备元件。例如，被灵活应用的拉伸铝型材、气动驱动的机械手或是六自由度的搬运系统——机器人。这些模块化系统开发的主要目的是让设备制造商能够自己制造生产设备，对于新产品也能对生产设备进行扩展和调整。另外，非标准设备的制造商变成了系统集成商，因为他们可以越来越依赖市场上可用的成熟功能性组件。
更进一步，对于生产优化来说的首要概念产生在产品设计中。更多的时间花费在装配优化或是产品循环利用优化和装配设计。这个领域内的设计理论使用计算机辅助设计（CAD）系统来进行延续。三维展示使装配工艺计划得到了很好的实施。对于大尺寸产品比如车辆结构，其他的加强展示方法比如虚拟现实技术得到了使用。这种由额外的生产技术提供的一直在增加的可能性意味着产品试制品的模型能够被很快地生成，目的是在不同的装配工序场景中能够预先被用来仿真。
尽管20世纪90年代关注的焦点仍然是机械系统，计算机在生产车间中的引入激发了越来越多的以软件为基础的概念集成。“机电一体化”成为了一个新兴词汇，同时也被归整到了培训计划中。这也是传感器使用的开始，它在功能部件的市场上可以广泛获取，也给了机器人结合高级编程语言在外界工作环境变化时产生相对反应的可能性，如图像处理系统。同时，自动化组件的控制技术也向计算机的世界进行了转变。在20世纪90年代末期已经有了通过现代组件连接的方式很好地实现远程监控生产设备的技术。
从21世纪初开始，互联网带来了额外的技术机遇，也是现在被集成到工业4.0概念中的原始概念。这也是为什么现今我们额外提高了生产设备的联网性能和生产数据的存储能力。
这也给涉及生产操作、重要控制流程和规划生产选项提供了可能性。加工设备中的企业模型，在过去被视为“运营模型”，变得越来越有可行性。如果场景处理的复杂运算在云端运行，而不仅仅是直接来源于生产设施中的电脑，那么智能将会更有技术性地在生产设施中分布。从硬件角度上来说，强有力的组件比如智能手机或是应用在游戏操作中的机器视角摄像头也被引入到了生产环境之中，这有助于生产操作和机器的维护保养。
但是，产品复杂性的持续增长也提出了更多的转变需求，特别是在物流领域，无论是针对生产车间内部或者是外部。在20世纪90年代，在汽车工业中率先产生的“准时制”物流方式和“精准制造”的生产理念，它们的目标是消除生产过程中的缓冲机制，它们认为缓冲机制是生产过程中的一种浪费。现今的焦点在于自动化解决方案中的高可依赖性以及“工序可靠性”的执行过程。独立功能性组件的质量成为决定整体系统可靠性的决定性因素。对于没有“平均故障时间”说明的机器人是不可能被销售出去的。但是，甚至对于简单的传感器，如光幕检测传感器也被期望具有好的质量和高的可靠性，因为物料仓库和物流集散中心的自动化系统会使用上千个这种独立的功能部件。单个光感或电机的故障会导致整个集装箱运输的停止。
所有这些发展成果使那些和自动化搬运技术相关的高质量功能性组件在现今的市场上大量存在。通过细分这些功能性组件，将会更容易地把这些功能性组件引入到未开发的工业领域中。例如，目前存在能在冷库中稳定工作于-40℃的传感器。
对于生产过程的数字化，功能性组件通过生产设备的网络化变成了生产过程中的信息来源。产品变得越来越柔性，即使只是生产一个产品也将变得十分经济。这个视角带来了搬运技术领域中新的挑战和自动化功能性组件的研发可能性。这些将在第3章和第4章中被详细解释，也会在第5章中总结。
图1.6展示了机械手与有关设备。
图1.6 机械手与有关设备
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