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机器人在制鞋业中的应用 |
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作者：Sergio Dulio |
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机器人被公认为多才多艺且高度灵活的忠实而又高度自动化的机器，他们执行各种各样的艰巨任务或繁杂的重复劳动，并被广泛应用在各个工业领域，从金属加工到汽车制造，从航空航天到普通包装。因此机器人在传统产业如制鞋工业中应用也就并不足为奇了。
机器人是“多面手”，首先这意味着他们可用于执行不同的任务，只需配备特定的终端驱动装置 (驱动装置可安装在机械手上，以按要求执行操作任务，如钻、 铣削加工、 喷雾、抛光等），同时进行编程(有多种软件工具可以轻松完成编程任务，并可以在计算机屏幕上以图像方式模拟机器人运行，看程序执行是否正确）即可达成不同的工序。另一方面也意味着他们可以完成加工任务，即按生产目标而进行加工操作，或将工件从一个地方移到另一个地方进行新的加工操作，这两种不同的运作模式可以独立地采用，也可以结合在一起，按制造工序从一种模式切换到其它模式。
“灵活性”是机器人的另一种特性，它在确保机器人顺利完成任务方面起着重要的作用。这与机器自动调动预编程序的可能性相关，其动作不仅依赖被执行的任务指令，而且还可自主识别产品详细特征而灵活做出新指令。“灵活性”以不同的技术途径开发出来，如通过识别固定在产品/工件中的身份标签（识别码），即可激活相关的工作程序，这时机器人通过识别具体任务而执行相应工作。更先进的应用包括装备传感器（如摄像机或可视信号传输系统）而实现自动识别，灵活确定对不同部件实施相关生产程序。
机器人进行鞋底粘胶操作
“灵巧”又是机器人的一个值得一提的特点。这是一种所谓“仿生”（或连续动作）的能力，能迅速、精确地执行复杂且连贯的动作，可对周围环境作出反应，避开障碍、避免冲突。值得称颂的能力是能在杂乱且充满障碍的环境， 或空间有限的工作区域内自动工作。所有这些特点， 令机器人应用几乎渗透到所有工业领域。本文集中介绍机器人技术在制鞋行业的应用。
机器人在鞋类制造中的应用已有10多年，现在有不少鞋厂希望能购置到在常规岗位中工作的机器人。但直至今日并无证据表明在鞋类制作的最初的两个工序，即在裁切工序和帮面缝制与并接工序能完全让机器人自动独立完成。事实上，这些工序中所要执行的操作需要人的高度灵活性和操作者的经验或熟练技能，机器人仍不具备这种能力。但机器人却可以在绷帮装楦等重复工序上做得十分完美。
事实上， 所有已知的应用都是有一定的限度的。现就操作任务（operational tasks）与操纵任务（manipulation tasks）两方面进行表述。所谓“操作任务”，是指机器人介入到鞋生产工序中，这里有几种不同的应用，例如最普通的打粗与粘胶工序，这是在帮面入楦并加固中底后的操作，首先是采用终端受动器感应并实施打粗，再进行旋转毛刷施胶或自动喷胶，为下一步粘接鞋底作好准备。机器人的这些往复操作指令是预先根据不同鞋型数据编制好的，因而能丝毫不差地按指令忠实执行操作任务。
虽然原理上，打粗和施胶运行轨迹可以利用3D 计算机辅助鞋设计系统中的制造曲线数据，进而转化为机器人认知的语言指令。但生产车间、机器人与机器交互技术的集成所限，以及软件应用程序的限制，这一理想化方法极少能在实际中应用。最常见的方法是进行预编程，让机器人接受临时“手动”预设指令，教机器人依实际输入指令进行工作。而这种人监控机器人的方式也更让人易于接受。
机器人执行打粗工序
另一个非常棘手的问题是有关打粗/施胶操作的准确性，因这很大程度上决定于鞋是否稳固地装置在准确的位置上。当鞋帮与楦被传送系统放置到特定的夹具上时，上帮机是否能毫无差错地将帮楦固定在一个预设的位置，这对下一步机器人的打粗与施胶是否能精准操作起到决定性作用。任何潜在的一点小差错都会对最终鞋产品质量造成影响，因机器人难以识别临时的小变化而作出位置上的相应调整，结果是在帮面上显眼的地方也进行了打粗或施胶，这在最终成品上是不能容忍的。因此，在这一工序的应用，有赖于帮机设备与机器手单元的精准定位。
这里，值得一提的是2001～2004年欧盟基金资助的一个研究项目，称为“EUROShoE”的制鞋自动化计划。该计划尽管只在实验阶段实现了自动化操作，而未有在实际生产应用中普及推广，但这已给人们一个机器人生产时代来临的信心。 
机器人自动削边处理
一个名命为ABB的机器人在鞋生产最后的后整饰阶段即抛光处理工序表现得很出色，它能拿起从流水线中运输过来的每一只鞋，并进行检查与表面处理，使最终成品外观达到出厂标准。但这也只是在实验室阶段，而没有投入实际生产应用中。然而这已表明机器人能对每一个具体产品进行识别并作出相应操作，这一能力尤为保贵。
此外，机器人还通常在大底注射或连帮大底注射机上进行循环往复的操作，一个机械手可完成每一个工位的投料与配置鞋帮工作，这种机械手与大底注射机的集成即可实现鞋底的自动化生产。
两个其它典型的机器人应用是大底注射成型时的模具处理。首先是进行注射前的模具前处理，机器人可准确定量地对模具进行施喷脱模剂，而且绝不会遗忘喷施或浪费脱模剂，更不会造成脱模剂的外溢污染；其次是注射后的脱楦处理，既要将楦取出清理干净，又要除去大底多余的毛边。而这一整个注射操作仍需少量人工协助机器人才能完美完成。
机器人后整饰操作
作为最后一个应用案例，机器人不是直接在某一工序上进行操作，而是相当于人一样操纵其它机器工作。这里，我们称之为机器在执行“操纵任务”。它在指挥其它机器或机器人从生产线一端到另一端执行不同的“操作任务”。例如，指挥机械手从输送带拿起待加工的鞋到压底机进行下一步工序，或将鞋送到需要人工处理的地方，或者将楦从鞋中脱去。这种操纵任务可以集成到部件或鞋品的运输线中的每一个步骤，从一台机器到另一台机器或交给某工序工人。这种“操纵任务”完全基于一个综合计算机系统，并通过交互式连结各个操作单元，将任务整合在同一处理平台上。这种操作系统的程序开发是基于各种场合或工序的精确位置的预先给定，从而实现最终的自动化操作。未来，更有前景的是将监视器安置在相应设备上，让机器人自动运算并确定操纵任务，而不需增加人工监控成本，并能利用常规设备来完成制鞋操作。
作为一个总结，在制鞋产业中，机器人现在已有了自己的位置。鞋生产过程中不断重复的工作完全可以应用机器人替代人工。微机控制集成在高度自动化的机器中，机器人在完成操作任务与操纵任务方面都已有更令人信服的结果。欧洲一个豪华运动鞋品牌使用完全自动化操作的生产线进行高端运动鞋的小批量生产，这一例子证实了这种可能。因此，我们当然可以预料明天鞋厂的自动化生产必有一个美好的未来。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(10/29/2009) |
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