11台协作机器人如何协助组装Fiat 500电动车

Stellantis N.V.是一家荷兰跨国汽车制造商，由PSA集团与Fiat Chrysler Automobiles合并而成。该公司在都灵（意大利）的Mirafiori工厂安装了11台Universal Robots（UR）协作机器人臂，用于自动化新款Fiat 500电动车装配线上的若干复杂操作和质量检测。

在Mirafiori开发的协作应用在操作精度和质量方面带来显著优势，并改善了以往由人工完成的一些操作的工效。

挑战

在Fiat 500电动车生产线上，部分装配和质量检测流程需要引入专门的自动化技术，以确保满足产品标准所需的质量和可重复性。此外，考虑到工厂工人的平均年龄较高，工效健康问题变得尤为突出。

解决方案

Stellantis几年前决定使用UR协作机器人。协作自动化让操作人员摆脱了重复性和体力负担较重的手工任务，从而能够投入到附加值更高的工序中。

11台UR协作机器人目前承担以下任务：

1. 为车门涂覆防水层（两台UR10e协同工作）
2. 定位软顶（激活底漆涂覆轨迹并进行视觉检查，确保周边胶带正确挤出）（一台UR10e）
3. 检查可折叠车顶框架尺寸（一台UR10e）
4. 用抽芯铆钉将后备箱门铆接在后备箱框架上（一台UR10e）
5. 安装发动机罩（一台UR10）
6. 拧紧后侧门铰链（一台UR10）
7. 安装挡泥板（两台UR5和两台UR10协作机器人）

Mirafiori工厂的UR协作机器人是逐步引入的，以便操作人员充分了解自动化流程的运作方式。

“作为第一步，我们决定在公司食堂安装一台UR机器人，在午餐时间为员工递送水杯。这让一线工人亲身体验到协作机器人的安全性和协作特性，并消除了对后续应用安全性的任何顾虑”

路易吉·巴尔比耶里Mirafiori工厂厂长

成果

在首次测试取得成功后，UR协作机器人被部署到500系列电动车生产线上执行以下任务：

为车门涂覆防水层

两台UR10e协同工作于车门装配线。视觉系统识别车门到位后激活机器人；机器人通过安装在腕部的滚轮对织物施加持续压力，使其贴合在车门面板上。

该应用难度较高，因为机器人需要在有限空间内沿复杂轨迹运动，避开面板的压针凸起，并确保衬层完全密封以防止水渗入。协作机器人以毫米级精度工作，重复定位精度可达+/- 0.05毫米。

“UR机器人显著改善了该应用的工效。涂覆衬层时，操作人员需要借助扭矩滚轮持续施压，这项工作长期可能损伤手部关节并引发肌肉骨骼疾病。因此，协作机器人带来两方面优势：高精度和高质量，以及改善的工效和为操作人员带来的便利”

朱塞佩·古伊多内工效学专家

软顶装配

两台UR10e协作机器人在Fiat Cabrio 500敞篷版的软顶装配线上工作。第一台机器人执行两项不同操作：使用由专用抓手支撑的垫子清洁并准备底漆轨迹，随后在该轨迹上涂覆用于将软顶粘接到框架上的胶水。 

第二项操作是质量控制：视觉系统检查胶带的几何连续性和尺寸。第二台协作机器人与拟人机器人协同工作。

软顶组装完成后，会在专用支架上打开，然后由机器人抬起。此时，第二台UR协作机器人通过视觉系统检查可折叠车顶框架的尺寸，以确认尺寸符合要求。确认合格后，拟人机器人将软顶从生产线上取下。

该应用在性能和质量方面带来多项优势。协作机器人检查胶水涂覆是否正确，并检查可折叠车顶框架的尺寸。

后车门铆接

在Fiat 500电动车的车门装配线上，一台UR10e协作机器人被配置为压入10个抽芯铆钉，用于将后备箱铰链加强件固定到后备箱框架上。操作人员将后门框架和铰链加强件装载到工位上，然后由协作机器人完成定位和铆钉压入。

协作机器人的应用带来性能和工效方面的优势。同时，对工位输入和输出参数的持续监控确保了更高且更稳定的工艺质量。

发动机罩安装

对于该应用，车身以发动机罩关闭的状态到达工位，铰链螺钉已由前一工位的操作人员装入。发动机罩几何位置确定后，协作机器人（UR10）移动到目标位置，并以正确扭矩拧紧四颗螺钉。

该应用的主要优势在于质量、效率和工效：车身以关闭状态到达工位，使得正确拧紧变得极其困难。由于需要拧紧的铰链螺钉不可见，操作人员很容易遗漏或拧紧不当。协作机器人还让操作人员免于在不便姿势下工作，从而改善了工效。

车门铰链的附加拧紧

对于配备后侧门的Fiat 500车型，需要一套能够执行复杂拧紧循环的自动化应用。借助安装了协作机器人的先进自动化工具，车门被准确定位在车身上，然后协作机器人从后方完成拧紧操作。

这台协作机器人满足两项不同的工艺要求：一是使操作人员无需在无法看到车身内部正确位置的不便姿势下拧紧铰链；二是防止拧紧工具（扭矩为75 Nm）的反冲力击中操作人员的手。

挡泥板安装

在钣金生产线的这一工位，车架已装有左右挡泥板。两台UR5和两台UR10协作机器人安装在一个平台上，该平台沿Z轴相对车身下降。平台的翼板闭合以固定几何位置，并启动对固定挡泥板的24颗螺钉的拧紧操作。四台协作机器人每台都配备了带扭矩控制的自动螺丝刀。

该应用带来多方面优势。协作自动化确保了操作人员的工效优势（他们不再需要在车身下方作业）。由于螺钉按扭矩拧紧，金属板件上的拉伸应力得以避免。此外，循环时间缩短，提高了整个工位的生产效率。