1　引言

    位于美國北卡羅來(lái)納州的先正達生物技術(shù)有限公司是先正達集團在北美的重要基地以及植物基因研發(fā)中心，約有400位科學(xué)家和研發(fā)人員在此工作。他們一部分的研發(fā)工作是長(cháng)時(shí)間地檢測各種事先混入碳水化合物樣本的發(fā)酵過(guò)程，實(shí)驗的結果將用于酒精的工業(yè)制造。樣本發(fā)酵后會(huì )產(chǎn)生酒精和與酒精等比例的二氧化碳氣體，通過(guò)使用精密天平來(lái)測量釋放出氣體的質(zhì)量就可以間接地測量出生產(chǎn)的酒精的質(zhì)量。檢測所需要的工作包括晃動(dòng)試管中的樣本、對試管和樣本稱(chēng)重，并記錄結果?？此坪?jiǎn)單的工作但在某些項目中，數十種樣本需要不間斷地重復上述步驟長(cháng)達12～72小時(shí)，這也使得數據的獲取變得異常耗費精力。為了保證研發(fā)進(jìn)度，先正達不得不投入大量的人力，24小時(shí)不間斷地進(jìn)行重復的工作。

    2　使用機器人將實(shí)驗過(guò)程優(yōu)化

    面對不斷增加的人力成本，先正達決定要改變這一現狀，其委托了北美FANUC公司來(lái)對實(shí)驗過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化優(yōu)化。北美FANUC安排其授權系統集成商 ESS 科技有限公司來(lái)設計方案和配套設備。“我們起初的顧慮是使用定制的自動(dòng)化系統的花費問(wèn)題和使用整個(gè)系統的復雜程度。”先正達科技研發(fā)代表George Aux說(shuō)道。ESS公司在了解了先正達的需求后向他們解釋了使用機器人來(lái)進(jìn)行實(shí)驗室工作的優(yōu)點(diǎn)：由于重復乏味的工作會(huì )另實(shí)驗人員感到疲憊和厭煩，當工作超過(guò)一定時(shí)間時(shí)實(shí)驗人員注意力會(huì )下降，出現錯誤的可能性也逐漸增加。機器人則不同，它們可以保證重復工作的效率和一致性，這就意味著(zhù)所有的測試樣本將被得到同樣程度的晃動(dòng)并且整個(gè)過(guò)程會(huì )保持一致的速率，從而保證了實(shí)驗的精度和質(zhì)量，機器人還可以針對不同的實(shí)驗樣本來(lái)制定晃動(dòng)的速率、程度以及所需稱(chēng)重的次數。

    通過(guò)和先正達充分的交流溝通后，ESS給出了最終的解決方案：使用FANUC LR Mate 200iC機器人配合ESS公司設計的臂端工具手抓（EOAT）和一套來(lái)自Mettler Toledo公司的WM3002精密稱(chēng)重設備，通過(guò)軟件的配合，稱(chēng)重后的數據可以自動(dòng)在電腦中自動(dòng)記錄。此外ESS的機械工程師制作了一套定制的托盤(pán)來(lái)擺放試管，使機器人可以準確的抓取試管并在完成稱(chēng)重過(guò)程后再把試管擺放在指定位置，電腦端則可以自動(dòng)根據試管從托盤(pán)取出的位置來(lái)對應記錄其樣本的質(zhì)量。迷你6軸機器人FANUC LR Mate 200iC可以對試管進(jìn)行上下、垂直和圓周形式充分的晃動(dòng)。機器人在1分鐘可以完成6-10次循環(huán)作業(yè)。

    3　機器人產(chǎn)品的特點(diǎn)

    在使用機器人后，先正達感覺(jué)到了切實(shí)的好處，“運用了機器人后，我們在長(cháng)時(shí)間無(wú)人看守的情況下提高了實(shí)驗的樣本數據量和精度，將先正達的科研人員從冗長(cháng)的人工中解放出來(lái)，從而將寶貴的時(shí)間投入到更有意義的數據分析工作中。我們正考慮在其它的實(shí)驗項目中也運用機器人來(lái)幫助更好地進(jìn)行研發(fā)。”Aux說(shuō)道。在實(shí)驗室的應用中，FANUC機器人在配合不同的手抓和配套設備下還可以進(jìn)行識別、精確灌瓶、上蓋、貼標簽等不同應用。FANUC LR Mate 200iD多功能6軸小型機器人是LR Mate200IC的升級版，本體輕量化至25kg，手腕部位最大負載提高至7kg，具有很高的柔性，可以在非常狹小的空間中實(shí)現自由作業(yè)。

    能選用iRVision(內置視覺(jué)功能)或者是使用力覺(jué)傳感器的零件裝配功能等高級智能化功能；

    通過(guò)采用了高剛性手臂和最尖端的伺服控制技術(shù)，即使是高速動(dòng)作也不會(huì )產(chǎn)生晃動(dòng)，實(shí)現了高速而且平滑的動(dòng)作性能；

    具有手腕負載容量大的特點(diǎn)，可以輕松地對應同時(shí)搬運多個(gè)工件的作業(yè)，并且其傳感器電纜、附加軸電纜、電磁閥、空氣導管和用來(lái)控制工具的I/O電纜都內置于手臂中，在作業(yè)過(guò)程中導管和電纜不會(huì )纏在手臂上，使用起來(lái)非常方便；

    采用了高性能的達到IP69K密封結構R-30iB Mate控制裝置，即使是在漂浮著(zhù)粉塵或油霧的環(huán)境中也可以放心地使用；

    在實(shí)際作業(yè)中LR Mate 200iD由于采用了連接多臺機器人進(jìn)行協(xié)調作業(yè)的ROBOT LINK功能，能夠根據工件的外形來(lái)調整抓取位置和角度的SOFTFLOAT功能，能夠靈敏地檢測出機器人和周?chē)O備的碰撞，從而可以把損傷控制在最低限度。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2014年9月