戶外露天的堅(jiān)實(shí)耐用程度試驗(yàn)：TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人裝置在戶外露天應(yīng)用中能夠在所有天氣條件下可靠工作
John Deere公司是世界范圍內(nèi)的農(nóng)用機(jī)械、林業(yè)機(jī)械和建筑以及園林維護(hù)機(jī)械的知名生產(chǎn)廠家，是一家美國(guó)的企業(yè)，目前在世界范圍內(nèi)的68個(gè)工廠和研發(fā)中心有60?000名員工。該公司僅在德國(guó)就有7000名員工、6個(gè)分部。其中200名員工在位于Kaiserslautern的歐洲技術(shù)創(chuàng)新中心(ETIC)工作。該中心的工作以創(chuàng)新技術(shù)為重點(diǎn)，與工廠共同研發(fā)成熟的技術(shù)并將其集成到機(jī)器中。
目前，John Deere公司的高級(jí)技術(shù)主管Georg Kormann和他的一個(gè)團(tuán)隊(duì)正致力于高精準(zhǔn)度GPS接收器的研發(fā)工作。只有專用GPS接收器才能夠達(dá)到這樣的性能。Kormann強(qiáng)調(diào)道：“專用GPS接收器是我們?yōu)槟茉垂I(yè)而研發(fā)的，必須通過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)流程。”
專用GPS接收器的技術(shù)檢驗(yàn)必須遵循一個(gè)綜合性的程序，該裝置必須在戶外以各種不同的速度通過(guò)多個(gè)系列的測(cè)試。在此之前進(jìn)行多個(gè)系列的測(cè)試就必須要通過(guò)多個(gè)小時(shí)的實(shí)際路試才能完成，將測(cè)試的結(jié)果與設(shè)定的參數(shù)加以比較，在進(jìn)行路試時(shí)，部分檢驗(yàn)受限。
還有另一個(gè)令Kormann頭痛的挑戰(zhàn)：“對(duì)于檢驗(yàn)低速接收器通常要以最高精準(zhǔn)度來(lái)進(jìn)行測(cè)試，必須按高出裝置精密度10個(gè)單位。為此，測(cè)量行駛由一個(gè)精密機(jī)器人來(lái)完成，這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于任何時(shí)候均有可再實(shí)施性。”
頭號(hào)挑戰(zhàn)是機(jī)器人的戶外應(yīng)用，為了使GPS信號(hào)接收不受限制，有一點(diǎn)必須事先就要明確：機(jī)器人要安裝在所試驗(yàn)的建筑物的頂端，而那里全年將置于可能出現(xiàn)風(fēng)暴天氣的條件下。
為了撰寫博士論文，Dennis Dispot曾在John Deere公司參與過(guò)落實(shí)GPS接收器的技術(shù)任務(wù)，他回憶說(shuō)：“其他機(jī)器人生產(chǎn)廠家對(duì)我們要全天候地用6軸機(jī)器人來(lái)完成該項(xiàng)任務(wù)的委托都在搖頭。唯獨(dú)St?ubli Robotics公司愿意接受這個(gè)挑戰(zhàn)，并表示該公司研制出的HE(濕潤(rùn)環(huán)境)結(jié)構(gòu)形式的TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人能夠在戶外使用。這種HE(濕潤(rùn)環(huán)境)結(jié)構(gòu)形式的TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人帶有HE(濕潤(rùn)環(huán)境)特殊標(biāo)識(shí)，是專門為了在濕潤(rùn)空間使用而研發(fā)的，該全封閉式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式符合IP65保護(hù)類別的要求。通過(guò)使用St?ubli密封單元，還可進(jìn)一步提高TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人的保護(hù)級(jí)別。
在該型機(jī)器人完成噴漆作業(yè)之前，必須對(duì)其表面進(jìn)行專門的處理，以提高其防銹蝕的能力和堅(jiān)固性能。該型機(jī)器人的特殊部件由不銹鋼制成，這樣在最后一道噴漆作業(yè)后，機(jī)器人的表面質(zhì)量依舊很高，因此，該機(jī)器人便能夠適應(yīng)最艱難的應(yīng)用條件。除此之外，該型機(jī)器人還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：John Deere公司使用的該全封閉式6軸機(jī)器人采取垂直布線形式，因此，機(jī)器人的底部在噴水或是雨天和雪天的情況下全部連接能夠得以保護(hù)。
圖1 采用專用設(shè)備能夠顯著加大TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人測(cè)試軌道的半徑
St?ubli Robotics公司經(jīng)理Gerald Vogt工程師說(shuō)：“當(dāng)我們向市場(chǎng)推出HE(潮濕環(huán)境)結(jié)構(gòu)形式的裝置時(shí)，我們關(guān)注的是該型裝置在射水切割、切削加工或是在清洗流程困難的食品工業(yè)中的應(yīng)用。”他表示，該裝置“全年在戶外使用的情況之前我們完全沒有考慮到，而我們提供的HE(濕潤(rùn)環(huán)境)結(jié)構(gòu)形式的裝置當(dāng)然是以該裝置全年在戶外露天使用為前提的。”
那么，TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人是否能夠從設(shè)備變異方面適合于該項(xiàng)目的要求需要弄清一系列的問(wèn)題：機(jī)器人如何才能安置在建筑頂端?還應(yīng)該考慮哪些建筑物靜力學(xué)方面的要求?如何躲避閃電以及如何防范人為侵入，確保安全?該TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人還需要什么樣的輔助改進(jìn)以及人們?nèi)绾螒?yīng)對(duì)溫度變化幅度大和機(jī)器人臂內(nèi)冷凝水的問(wèn)題等。
Dispot說(shuō)：“該項(xiàng)目的規(guī)劃和實(shí)施花費(fèi)了我們很多時(shí)間，與St?ubli Robotics公司的工程師一起，所有的具體問(wèn)題均得到了解決。迄今為止，該型機(jī)器人已經(jīng)在我們建筑物的頂端的軌道上運(yùn)行了兩年，并在最嚴(yán)酷的氣候條件下跑著馬拉松。”
John Deere公司對(duì)檢驗(yàn)裝置不受限制的靈活性評(píng)價(jià)很高，使用該機(jī)器人能夠模擬拖拉機(jī)的作業(yè)節(jié)奏以及包括斜坡傾斜度在內(nèi)的參數(shù)。TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人的載荷為80kg，非常適合用于對(duì)比性試驗(yàn)。TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人能夠同時(shí)添乘多個(gè)GPS接收器進(jìn)行檢驗(yàn)，且在進(jìn)行檢驗(yàn)的過(guò)程中不會(huì)突破載荷的界限。在此期間，TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人也能夠承擔(dān)檢驗(yàn)傳感器系統(tǒng)的任務(wù)并且?guī)缀趺刻於寄艹袚?dān)新的檢驗(yàn)任務(wù)。
此外，TX 200 L型全封閉式6軸機(jī)器人的一個(gè)特殊亮點(diǎn)是該裝置能夠在世界范圍內(nèi)使用：位于全球所有的John Deere公司研發(fā)中心，不論美國(guó)、亞洲或歐洲都能存取該裝置的信息并能夠?qū)嵤y(cè)試流程。通過(guò)與上級(jí)軟件設(shè)計(jì)體系相連接，St?ubli機(jī)器人成套裝置可以脫機(jī)實(shí)現(xiàn)程序化，能夠自動(dòng)化地檢測(cè)和評(píng)估所有數(shù)據(jù)，之后所測(cè)得的檢測(cè)結(jié)果提供全世界任一地點(diǎn)使用。
Kormann說(shuō);“該機(jī)器人裝置能夠滿足我們的所有期待。而且，該機(jī)器人裝置的任務(wù)范圍在不斷擴(kuò)大且能夠在世界范圍內(nèi)的該機(jī)器人裝置現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存取，以確保夜以繼日地滿負(fù)荷運(yùn)行。現(xiàn)在，該機(jī)器人裝置的精密度和可靠性已經(jīng)順利通過(guò)了戶外露天持續(xù)應(yīng)用測(cè)試。”
