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   1　引言

    位于美國北卡羅來納州的先正達生物技術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中心，約有400位科學家和研發人員在此工作。他們一部分的研發工作是長時間地檢測各種事先混入碳水化合物樣本的發酵過程，實驗的結果將用于酒精的工業制造。樣本發酵后會產生酒精和與酒精等比例的二氧化碳氣體，通過使用精密天平來測量釋放出氣體的質量就可以間接地測量出生產的酒精的質量。檢測所需要的工作包括晃動試管中的樣本、對試管和樣本稱重，并記錄結果。看似簡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達12～72小時，這也使得數據的獲取變得異常耗費精力。為了保證研發進度，先正達不得不投入大量的人力，24小時不間斷地進行重復的工作。

    2　使用機器人將實驗過程優化

    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公司來對實驗過程進行自動化優化。北美FANUC安排其授權系統集成商 ESS 科技有限公司來設計方案和配套設備。“我們起初的顧慮是使用定制的自動化系統的花費問題和使用整個系統的復雜程度。”先正達科技研發代表George Aux說道。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進行實驗室工作的優點：由于重復乏味的工作會另實驗人員感到疲憊和厭煩，當工作超過一定時間時實驗人員注意力會下降，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，這就意味著所有的測試樣本將被得到同樣程度的晃動并且整個過程會保持一致的速率，從而保證了實驗的精度和質量，機器人還可以針對不同的實驗樣本來制定晃動的速率、程度以及所需稱重的次數。

    通過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）和一套來自Mettler Toledo公司的WM3002精密稱重設備，通過軟件的配合，稱重后的數據可以自動在電腦中自動記錄。此外ESS的機械工程師制作了一套定制的托盤來擺放試管，使機器人可以準確的抓取試管并在完成稱重過程后再把試管擺放在指定位置，電腦端則可以自動根據試管從托盤取出的位置來對應記錄其樣本的質量。迷你6軸機器人FANUC LR Mate 200iC可以對試管進行上下、垂直和圓周形式充分的晃動。機器人在1分鐘可以完成6-10次循環作業。

    3　機器人產品的特點

    在使用機器人后，先正達感覺到了切實的好處，“運用了機器人后，我們在長時間無人看守的情況下提高了實驗的樣本數據量和精度，將先正達的科研人員從冗長的人工中解放出來，從而將寶貴的時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驗項目中也運用機器人來幫助更好地進行研發。”Aux說道。在實驗室的應用中，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現自由作業。

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

    通過采用了高剛性手臂和最尖端的伺服控制技術，即使是高速動作也不會產生晃動，實現了高速而且平滑的動作性能；

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

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

    在實際作業中LR Mate 200iD由于采用了連接多臺機器人進行協調作業的ROBOT LINK功能，能夠根據工件的外形來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圍設備的碰撞，從而可以把損傷控制在最低限度。

    摘自《自動化博覽》2014年9月