01背景

 

　　挖掘機作為常規(guī)的工程機械，執(zhí)行著繁重而艱苦的任務(wù)。由于建筑工地現(xiàn)場作業(yè)條件千遍萬化，充滿多樣性和不確定性，因此這類工作仍舊依靠人手操作完成。然而挖掘機操作工種無疑又苦又累，高溫日曬、塵土飛揚的戶外作業(yè)環(huán)境不但艱苦，而且也給工人的健康帶來了很大挑戰(zhàn)。因此位于華北的一家集成商試圖通過機械手來執(zhí)行這項任務(wù)，項目的設(shè)想比較簡單——機械臂類人手，將機械臂安裝在挖掘機的駕駛艙內(nèi)，通過遠程操控機械臂，來控制挖掘機的行進和作業(yè)。然而這個看似“簡單”的需求，要實施起來還真得費一番功夫。
 

 

　　02挑戰(zhàn)

 

　　挖掘機的操作桿一共有4個，根據(jù)人左右手的操作習(xí)慣，一手控制2個操作桿——1個遙桿（2個自由度），1個推桿（1個自由度）。因此最直觀的方案就是用2臺機械臂替代人手，模仿現(xiàn)有人工操作習(xí)慣。
 

 

　　這就要求機器人具備3個特點：

 

　　其一，結(jié)構(gòu)非常緊湊；操作室內(nèi)空間狹小，安裝機器人的位置極為有限。

 

　　其二，機器人的靈活性；在狹小空間內(nèi)各關(guān)節(jié)有足夠的自由度，從而確保為機器人設(shè)置軌跡時沒有死點和干涉。

 

　　其三，編程簡單，機械臂需要對搖桿和推桿的位置進行辨識，從而確保人員遠程操作時機器人能夠?qū)崟r對搖桿做出全方位響應(yīng)。最終，協(xié)作機器人給出了滿意的答復(fù)。

 

 

　　艾利特參與了這個項目的開發(fā)和設(shè)計，2臺EC63（3kg）協(xié)作機器人，分別替代人的左右手 操作搖桿和推桿。操作人員無需坐在擁擠的挖掘機操作艙內(nèi)，可在遙控艙內(nèi)遠程遙控操作機器人開動挖掘機作業(yè)。在這個項目中，艾利特將遙控桿定義為255個信號位置，機械臂能夠?qū)Σ倏v桿移動位置進行辨識，然后根據(jù)信號輸入，精確控制移動位置，從而做到對遙操作全方位的實時響應(yīng)控制。
 

 

　　6關(guān)節(jié)EC63協(xié)作機器人各關(guān)節(jié)支持±360°旋轉(zhuǎn)，工作半徑624mm，自重僅為13kg。緊湊的結(jié)構(gòu)和靈活的運動空間使得機器人在狹小空間工作時也游刃有余。

 

　　值得一提的是，艾利特還為這個項目專門做了座椅設(shè)計——遙操作時由2臺機械臂帶動挖掘機工作，當人員想要進入駕駛艙操作時，可將機械臂挪動到駕駛艙后側(cè)，為駕駛員留出空間。協(xié)作機器人可與人共享操作空間的特點也保障了人機交互時的安全。

 

 

　　1. 機器人換人減少人員戶外工作；

 

　　2. 通過CAN總線通訊方式實現(xiàn)一個遙控艙對多臺挖掘機的控制；

 

　　3. 使用艾利特內(nèi)部運動接口，在編程過程中只需要示教操作桿上9個點位，以及推桿上的3個點位就可以完成對整個程序的編寫；
 

 

　　4. 作為建筑行業(yè)開創(chuàng)性的嘗試，有可能復(fù)制到其他戶外作業(yè)；

 

　　5. 安裝空間緊湊，既可以實現(xiàn)在自動模式下由機器人來在操作挖掘機，還可以將機器人移動到其他位置，為操作人員留出空間，從而增加了作業(yè)模式的靈活性；

 

　　6. 協(xié)作機器人編程簡便，整個項目周期僅需2周時間！