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在*近的德国汉诺威博览会上，一个配备了两只机器人手臂的厨房吸引了很多人的注意。这种设备可以做各种各样的饭菜
今年早些时候，联合技术研究中心和加州大学伯克利分校的工程师展示了一种能洗衣服的机器人。他们开发了一种软件，允许一台自动洗衣机进行洗衣，而不需要对它必须洗的衣服类型有任何具体的了解。
虽然这些应用离日常的家用还有很长的路要走，但机器人目前被用来组装许多设备内部的部件，如电路板、压缩机、风扇、马达和泵。然而，在使用机器人组装洗碗机、烘干机、烤箱、冰箱和洗衣机时，家电制造商落后于其他行业。手工和半自动装配是大多数工厂的规则，而不是例外。
机器人用于组装小型电器，如熨斗、烤面包机和吸尘器。然而，在批量生产大型白色产品的工厂中，这些机器通常只存在于非组装应用中，如机械加工、冲压、油漆和产品测试。
但是，由于市场条件的变化和新一代机器人的出现，家电行业的装配线自动化已经成熟。制造工程师迫切希望投资于机器人技术，以提高生产率、提高灵活性和降低成本。
成长市场
随着经济全面复苏，美国家电市场正在反弹。根据*新的行业数据，今年美国将销售超过4300万件主要家用电器。与2014年相比，洗碗机、烘干机、冰箱、炉灶和洗衣机的销量增加了3%，比2013年增加了10%。
更好的是，预计2017年美国将有大约4600万台家用电器出货量-比2014年增长12%。自2005年销量达到4700万台以来，销量一直没有那么高。
这种积极的前景对机器人、夹持器、视觉系统、零件进给器和其他自动化系统的供应商来说是个好兆头。事实上，波士顿咨询集团公司*近进行了一项研究。波士顿咨询公司(BCG)声称，机器人目前只执行大约10%的制造任务。
波士顿咨询公司预测，到2025年，这一数字将增加到25%。而且，由于高工资和自动化任务，它认为“*有可能在全球范围内采用”机器人技术的行业之一是电气设备和电器行业。
采用率将主要由经济因素驱动，例如相对工资和机器人成本。机器人将在未来15年内将生产率提高30%，劳动力成本降低18%或更多。
对许多家电制造商来说，不用机器人代替工人的*大原因是纯粹的经济和技术限制。但是，自动化的价格和性能都在迅速提高，未来将很难忽视这种双赢的组合。
“随着世界各地劳动力成本的上升，制造商迅速采取措施提高每名工人的产量以保持竞争力正变得越来越重要，”波士顿咨询集团专门从事制造业的高级合伙人哈罗德·瑟金(Harold Sirkin)表示。“企业发现，机器人技术和其他制造技术的进步，为大幅提高生产率提供了一些*佳机会。”
有几个因素将刺激家电行业对机器人不断增长的需求。Sirkin说：“机器人系统的性能(它们的速度和灵活性，以及其他特性)每年都有可能继续提高5%左右。”“价格和性能的提高相结合，将大大加快机器人变得比人工更具成本效益所需的时间。”
根据Sirkin的说法，当拥有和操作一个系统的成本比使用汇编程序的成本低15%时，制造商就开始加大对机器人的投资。
视觉传感器、夹持系统和信息技术的进步推动了这种价格和性能的提高，使机器人变得更加智能、高度网络化，并在更广泛的应用领域(包括家电组装)更加有用。
特色产业
家电制造业与汽车工业相似。制造商将一个钢框架螺栓并焊接在一起；用金属板材覆盖它；用马达、泵、油管、电路板和线束填充它；然后添加不同类型的控制装置和功能，以区分一种产品和下一种产品。
然而，在使用工业机器人方面，家电行业有着航空航天制造的几个特点，直到*近才开始加大自动化力度。
布兰切特说：“这是传统的固定自动化很难解决的问题。”“配备视觉系统和柔性零件进给系统的适应性ABB机器人能够更好地应对产品变化的挑战。”
专门从事家电行业系统集成的Comau S.p.A.的合伙人、Robotech Automazioni首席执行官盖塔诺·索利(Gaetano Sauli)表示：“工业机器人进入白色商品行业的时间比汽车等其他行业晚。”
“今天，影响家用电器业务的价格压力正推动着对高生产率自动化的需求，以及性能和质量，”Sauli指出。“工业机器人将越来越多地应用于家电行业，因为[制造商需要]提高性能和质量，同时提高成本竞争力。”
美的集团*近宣布，计划在未来五年投资9亿美元，使其在中国生产空调、冷冻机、冰箱和洗衣机的工厂自动化。该公司去年年底安装了800个工业机器人，并计划今年再增加600个六轴工业机器人，以解决长期的劳动问题。该公司预计，在未来几年，它将把收入从220亿美元提高到320亿美元，同时裁员一半。
工业机器人应用
几种类型的工业机器人，包括四轴、六轴和SCARA设计，吸引了家电工程师.
“我们通常看到客户使用四轴和六轴工业机器人进行包装、整理、材料处理和一些组装，”Simplimatic自动化工业机器人部门副总裁DonMaddox说。“使用SCARA型工业机器人的客户通常都在制造组件，这些组件将被插入到更远的设备中。”
“铰接式工业机器人在这一行业的使用，因为尺寸和重量的碎片处理，”补充说。“灵活性是另一个有利于六轴工业机器人的因素。
“工业机器人被用于白色产品工业中的几个应用，包括油漆(粉末和湿)，胶合(包括硅酮和树脂)和焊接，”Sauli指出。工业机器人也常用于物料搬运、装卸等应用。
Sauli认为，人类工效学的要求使得工业机器人非常适合装配大型电器，在那里，重量和尺寸可能是一个制约因素。他指出：“在设定时间几乎接近于零的情况下，工业机器人有助于提高灵活性，这在白色商品行业是一个很高的要求。”
“我们在家电行业看到的大多数工业机器人应用都是用于机械加工、冲压和焊接，”Schunk公司自动化部门经理杰西·海斯(JesseHayes)说。“产品装配一般采用人工或半自动生产工艺。”
Kawasaki Robotics(USA)公司产品开发和新兴技术总监Samir Patel补充说：“六轴工业机器人提供了作为家用电器生产一部分的机器抚育、材料处理、油漆、焊接和精加工应用所需的控制和可编程性。”
帕特尔解释说：“从打压机、人身和车架装配站到使用**的油漆涂层和密封敏感的成品部件，家电制造商和零部件制造商使用适应性工业机器人来提高生产率和质量。”
大量的钣金冲压件被用于诸如洗衣机和烘干机等电器。帕特尔说：“工业机器人在从空白到*终零件形成的过程中，对金属板材零件的压榨处理做得很好。”
帕特尔指出：“许多家用电器零件都是注射成型的；工业机器人通过抓取一个浇口和流道组件，就可以将零件从模具上取出。”“工业机器人通常用于塑料注射成型的工作单元，当零件太脆弱，不能从模具中脱落，或者生产周期太短，无法通过建立一个完全自动的模具，将零件从机器底部掉下来。”
帕特尔补充说：“传感和校准技术的关键改进，加上编程能力的提高和易用性的提高，促进了工业机器人用于许多家用电器的焊接，如洗碗机、冰箱和炉灶。”
传统上，白色产品行业中的大多数工业机器人装配应用都局限于小型设备，如开罐器、烤面包机和真空吸尘器。
法努克公司的Blanchette表示：“较小的电器更适合于输送机、工业机器人和其他形式的自动化。”“你可以更容易地把零件送进组装站。有了更大的部件，就有更多的物质处理问题需要处理。“
集团SEB，一个**的欧洲制造商咖啡，风扇，食品加工，加湿器，熨斗和其他小型器具，是一个很好的例子。它在德国埃尔巴赫经营着一家*先进的工厂，用ABB机器人公司提供的70多个IRB 140ABB机器人组装罗伦塔熨斗。
十年前，工程师们决定从使用手动气动工具转向工业机器人，以提高公司高端产品的灵活性和质量。罗伦塔每年生产超过50个不同品种的1，400万铁。其中一些产品的价格超过140美元。
ABB Robotics的新应用业务线经理尼古拉斯·德·凯杰瑟(Nicolas De Keijser)表示：“这些机器用于粘合、螺丝钉驱动和点焊应用。”“装配线每天生产9，000块熨斗，每天更换5次。如果没有工业机器人，这种转变是不可想象的。“
下一代工业机器人
据deKeijser和其他行业专家称，今天的下一代协作机器人是家电装配应用的理想选择。
“过去，空间限制和设计复杂性阻碍了工业机器人的使用，”环球机器人公司(UniversalRobots)美国地区总经理斯科特·马比(ScottMabie)指出。“这是协作机器人正在改变的东西。
“工业机器人可以在没有安全防护的情况下工作，”Mabie说。“在许多空间稀缺的环境中，这是一个重要的空间节省器，不允许在不断变化的生产布局中建立巨大、安全的围护设施。
Mabie补充说：“我们的工业机器人现在正在与几家全球家电制造商合作。”其中一个例子是位于西班牙的BSH Hausgerate GmbH工厂，在那里，UR10机器人在冰箱门内使用硅胶内衬。
通用还在使用工业机器人在惠而浦的烘干机工厂在马里恩，俄亥俄州。事实上，他们是在一个新的梅塔格电视广告。
Mabie补充说：“粘合和焊接一直是自动化更有意义的任务，因为一致性和可重复性对质量保证非常重要。”“现在，由于六轴工业机器人的出现，像螺丝钉驱动这样的应用变得越来越容易实现自动化。它们在使用、重新部署、改进部队控制和费用方面都有好处。“
七轴工业机器人也可以用来装配可变形和非刚性的零件在电器上.例如，KUKA‘a LBR iwa协作机器人用于在洗碗机上连接一个困难的软管连接。
KUKA机器人公司(KUKA Robotics Corp.)负责电子产品的主要客户经理约翰·马里奥尼(John Marioni)表示：“在家用电器的组装过程中，如洗衣机或洗碗机，需要连接软管。”“这些软管组件的安装通常仍然是手工进行的，而且是一个简单、非常重复的过程。
“这就是KUKA充分利用人-工业机器人协作的地方，将任务分成几个部分，”Marioni指出。他说：“有一项工作是分配给LBR iiwa的，它的触感很灵敏。库卡机器人抓住一段软管，这是从一个馈线单独提出，利用其敏感的特点，搜索软管的一端，并将其推到一个刚性部件。同时，工人可以执行并行工作步骤。“
库卡机器人也用于在洗碗机上执行复杂的螺丝钉驱动任务。“这是困难的，因为塑料插入并不总是在同一个位置，”马里奥尼说。他说：“IIWA机器人有能力在七条轴线的每一条轴上嵌入敏感的力传感器，在四周感觉到洞的位置。”它不需要依靠照相机来告诉它螺丝孔的位置。“
机器人还可用于家电行业中的板材弯曲应用。马里奥尼说：“KUKA有各种各样的客户使用机器人将金属片送进成型机，甚至与压力机进行互动，并实际操作烤箱、洗衣机和其他电器外壳所用的金属弯曲。”
然而，在机器人被广泛应用于家电装配线之前，工程师需要解决几个产品设计方面的挑战。
为了降低原材料和运输成本，家电制造商正在转向更薄的材料。薄板厚度在0.024到0.04英寸范围内并不少见，制造商渴望使用更薄的钢板。不幸的是，当这种情况发生时，自动化变得更加难以实现，因为薄金属板是灵活的，使用起来可能很棘手。
“大型电器很难与工业机器人装配，因为在组装之前，金属薄板部件通常不是刚性的，”Schunk的Hayes说。“金属片可以四处移动。螺钉孔通常需要由操作者操纵。
“电器也需要为自动化而设计，”Hayes补充说。“这将使工业机器人装配更容易实现。”
Simplimatic自动化公司的Maddox补充说：“缺乏对工业机器人制造设计的重视和相对较低的生产量，使得家电行业独树一帜。”“家电制造商正试图实现旧部件设计的自动化生产过程，这些设计*初不是为工业机器人装配而设计的。因此，由于工业机器人制造成为一种事后考虑，容易实现自动化的过程变得困难。“
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