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    2024-03-08

    库卡案例 | “高性能汽车计算机”的组装和生产线终端测试

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    汽车的功能越多，对车载计算机的性能就要求越高。随着车载计算机逐渐具备网络通信、提升驾驶舒适性、自动驾驶等功能，其控制模块的组装也需要更加智能化的解决方案。对此，专业自动化公司Schnaithmann Maschinenbau GmbH 将七台经过编程的库卡机器人投入到“高性能汽车计算机”的组装中。

     

    KUKA

     

    智能编程机器人组装汽车电脑

     

    KR AGILUS 的机器人小臂精准抓取High Performance Computer (HPC)（高性能汽车计算机）的塑料工件，放入暂存盒的正确隔间内，另一台机器人抓住盒子，并将其送入工件检查站。共有七台这样的 KR AGILUS  机器人经过智能编程后，通过快速且精确地协作来组装和检查计算机，确保安装在汽车计算机中的配件质量。

     

    自动化组装和生产线终端测试

     

    高性能汽车计算机目前可以下载应用程序和安全更新，在未来也将能够支持自动驾驶。它就相当于车辆的大脑，要处理大量数据，但为了确保在车辆有限的空间内安装，其体积也必须轻巧而紧凑。因此，为了经济地生产这些高性能控制单元，需要更高效、更灵活的自动化解决方案。

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    一家汽车零配件供货商为了零件的自动化组装和生产线终端测试 (EOL)，委托了来自德国西南部雷姆斯哈尔登 (Remshalden) 的自动化公司 Schnaithmann Maschinenbau GmbH 联袂库卡共同打造了解决方案。该方案专门为自动化组装领域的系统设备和特种机器而开发，为多个机器人进行相关编程，使机器人自主而安全地协同工作。
    “我们发现模块化自动化很有潜力，它不需要任何固定的外围设备，非常灵活。如果工件的设计或结构发生变化，只需要更换相关的工作单元并重新编程机器人，然后就可以继续进行组装。”Schnaithmann 技术销售部门的 Chris Klöpfer 解释道。

     

    生产线终端测试确保高质量

     

    Schnaithmann 视库卡为自动化组装领域可靠且创新的合作伙伴，并在很多的客户项目中选择采用了库卡机器人和库卡解决方案。对于这个要求严苛的项目，他们再次选择了库卡机器人，并在2021年底将其投入运行，因为 KR AGILUS  非常契合他们的需求，拥有修长的外型、多元化的用途并采用ESD+ 特殊涂装，并可搭配紧凑的机器人控制器 KR C5。
    “客户想要一种具备高灵活性的解决方案，在工件发生变化时既要能够快速调整又能兼顾成本问题。”负责汽车零配件供货商业务的库卡全球大客户经理 Joachim Roess 解释道。由于高性能汽车计算机与驾驶安全性密切相关，因此必须遵守“高级自动驾驶技术”(Advanced Autonomous Driving Technology) 认证中的严格规定。如果微裂纹被遗漏，则可能会导致高级驾驶辅助系统 (Advanced Driver Assistance System (ADAS)) 发生故障。而通过在 ESD+ 保护下进行高精度和全自动化组装，运用一套高度可靠的生产线终端测试系统，可以避免出现这类微裂纹。

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    依照Chaku-Chaku（一步接一步）原理工作的独立机器人系统设备通常使用输送带生产线，但其限制了生产量。“如果产品发生变化，即使只是在生产线终端测试过程受到局部改变，就可能导致原本固定的系统设计方案不得不进行结构上的更改。”Joachim Roess 举例说。因此，Schnaithmann 和库卡提出了一种解决方案，即使用多台依照Chaku-Chaku原理独立工作的机器人。
    根据Chaku-Chaku原理，待加工的工件由机器人直接放到工作站上进行加工，再由机器人运送到下一个工作站，不需要传统输送带等额外的运输工具。这样的方式一方面可以减少外围设备，另一方面则具有更高的灵活性：在未来可以通过来更换位置重新编程，做到按需调整系统。

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    Chaku-Chaku原理也要求机器人能聪明地互相沟通，不干扰到彼此的工作空间。应用中，独自安装在机架和底座上的机器人会按照预先定义的顺序执行工作步骤。

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    仿真技术和广泛的 EOL 测试实现高精度

     

    在系统投入运行前，使用 KUKA.Sim 软件仿真生产流程，构建节拍和利用率理想的生产工作流程，减少了硬件组建数量，节省了空间，还配合了不断变化的工件要求。

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    用这种方式，根据所需的调整可以快速简单地改装系统设备。通过测试系统内广泛全面的检测，尤其是 EOL，Schnaithmann、库卡和该汽车零配件供货商共同达到了目标，即高效能计算机只使用优质的组件。

     

    KR AGILUS、KR C5 micro 和智能编程 ——紧凑灵活的组合

     

    Schnaithmann 团队决定引进7台 KR AGILUS  机器人在该系统中进行协作。其中5台机器人负责放入或取出装有组件的暂存盒，另外2台机器人则利用可视系统执行实际的生产线终端测试。KR AGILUS  具有多项特性，包括修长的外型设计、多元化的用途、高精度以及 IP67 防护等级和 ISO 4 洁净室等级。

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    该机器人适用 Chaku-Chaku 工作原理的另一个原因是，它可以与紧凑且节能的机器人控制器 KR C5 micro 结合使用，而且无论在何种安装位置都能发挥功效。此外，控制器安装在机器人安装支架上，不需要另外使用固定安装且布线不灵活的控制柜。KR AGILUS  的精实设计与市场上精巧的机器人控制器之一相结合，符合了汽车零配件供货商的目标：快速且经济地扩展和调整系统，以十分灵活的方式生产工件。

     

    特殊漆面和库卡系统软件 (KSS) 克服挑战

     

    Joachim Roess 解释道：“库卡机器人都拥有新 ESD 标准认证，但如果涉及到自动驾驶，整体要求就比电子产业甚至半导体产业还要高：即使少量的电荷也会引发微裂纹，这些微小的裂纹无法通过控制单元的最终测试检测到，但却会缩短工件使用寿命。为了防止这种情况发生，汽车零配件供货商要求机器人使用含有导电金属颗粒的特殊涂装。
    在人工生产过程中，很难达到 ESD+ 标准，因为人类的头发和衣服往往带有静电，每个会接触到敏感电子零件的人都必须穿着特殊工作服。此外，机器人也有助于解决技术人员普遍短缺的问题，因为能够承担这类单调重复同时要求又非常高的任务的技术人员很少。

     

    Chaku-Chaku 工作流程

     

    另一项难题是如何通过编程使机器人各自的工作空间彼此协调，既要减少空间占用，又要防止小臂和夹爪的碰撞。Roess 这样说明：“在我们的 KSS 操作系统中，可以标准实施这样的工件空间，这样主控制器就可以随时指定何时开放空间给机器人A，何时开放空间给机器人B使用，藉此防止机器人之间发生碰撞。”

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    同样便利的是，这些机器人可以快速地重新配置，从而在系统中轻松加入更多机器人或扩增机器或其他组件。

     

    前景无限的解决方案

     

    “事实证明，我们的国际汽车零配件供货商客户很高兴选择了能够为电子产业提供防静电的库卡机器人，”Joachim Roess 透露，“这套系统已经运行了几个月，并将计划第二个测试站的扩展。”专家预测，新电动汽车对高性能计算机的需求将持续增加，而这类自动化解决方案将有助于满足这些需求，并实现高效的生产。
    同时，这家汽车零配件供货商正在与库卡和集成商合作，为未来的交通工具提供更多的创新解决方案。一项研究计划显示，移动机器人 KMR iiwa 适用于支持高速电路板组装，可以在组装的过程中确保敏感工件确实、快速且精准地抵达电路板上的指定位置。这家国际汽车零配件供货商又迈进一步，不仅提高了生产效率，还使未来交通工具的生产更有效率和创新。

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