人机协作助力食品行业未来

Bischofszell公司位于瑞士圣加伦市附近的同名小镇，专注于速食食品生产。这家工厂夜以继日地运作，生产美味的速食食品，品质即便在高档餐厅也不失档次。客户对这些产品品质和制作便利性的需求呈急剧上升趋势。

作为Bischofszell的技术项目经理，Steffen Knoll同时也是一位专注于自动化的专家，他是人机协作理念的主要倡导者。Knoll显示表示这个项目不仅仅是为了提高生产力：“人机协作的方式为我们提供了一系列全新的可能性。首先，这使我们能够相对容易地扩大生产规模。而且它也使我们为员工提供有力的支持，通过利用工业机器人在柔性和人工智能等方面的优势，尽量降低工作带来的健康和人身伤害风险。”

仔细观察其公司的产线，不难发现这项人机协作的应用的必要性。具体的流程包括将直接从产线上完成包装好的速食食品，将其多层堆叠在金属托盘上，然后将托盘放进手推车，运送至巴氏消毒或灭菌。这项任务如果完全采用人工方式有可能给员工带来伤害和健康风险。

相比较人工将速食食品分发到铝制托盘上并在每隔层之间放置垫片尚属轻松，但是将大型铝质托盘堆叠到推车上绝不是一项令人愉悦的工序。托盘的尺寸为900*900 mm，重达5 kg，人工搬运轮班超过8 h，是一项非常繁重的工作。此外托盘必须准确放入推车，即使是拥有丰富经验的员工，仍无法避免手指被压伤的风险。

“没有什么比把整个装卸过程划分为人工与机器操作更合适了。即使在没有防护围栏的工作站中，人和机器也可以直接协作。有操作员承担相对轻松的任务，而把繁重且存在受伤风险的操作交给机器人来完成。在我们看来，人机协作提供了一个经济有效的解决方案。”Knoll补充道。

但是，这项计划的实时比预期困难的多。经过深入的分析，系统集成商在详细地分析了该应用实施的所有问题。集成商对风险评估、界面定义、区域传感保护和选择合适的机器人等多个问题一一进行了详细的解答，说服了谨慎的工厂工程师们坚持该开创性项目。

最终，Steffen Knoll团队选择了史陶比尔机器人：带有CS9控制器的TX2-90L机器人。不同于传统的协作机器人，该史陶比尔六轴协作型机器人具备这项应用所需的必要负载。确认了机器人之后，整套系统缺少的是一个匹配的通用夹具，用于处理铝制托盘和垫片。为了节省时间，Steffen Knoll团队自行设计和制造了夹具和完整夹具系统。

这项应用包括四个主要部件：机器人、托盘库、隔层送料带和堆垛推车。每个单元的工作流程如下：操作人员在铝制托盘上铺放一层速食食品，并放上垫片需要铺放下一层。然后史陶比尔六轴机器人会在安全限速模式下运行，从进料带上拾取四块垫片放在料盒中最上方的铝制托盘上。之后，机器人将金属托盘以及垫片举出料盒，沿着堆叠推车的方向挪动托盘，并等候在指定位置，直到操作人员放好当前一层的速食食品、按下按钮确认流程完成并离开工作区域。此时，机器人进入高速运转模式，将新托盘插入堆叠推车中，以便操作人员铺放下一层，周而复始。一旦操作人员返回到系统指定的安全区域中，机器人就会自动返回到安全限速状态。

通过此项试点人机协作应用，Bischofszell的开发团队已经证明了人机协作在Migros集团的许多生产和装配线上都拥有巨大的潜力。当然，系统正式推出前还需最终的细节改进，确保生产环境中持久服务。Migros 因此即将成为全球第一批将人机协作应用作为生产设施标准技术的食品制造商之一。