自動化是一種功能強大的工具，可以通過批量執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)來提高制造方案的生產(chǎn)率，并可以處理具有預(yù)定大小，重量和幾何形狀的材料。這些自動化生產(chǎn)線經(jīng)過精心設(shè)計和優(yōu)化，以實現(xiàn)具有設(shè)定參數(shù)的物品的高吞吐量。

但是，對于傳統(tǒng)的自動化方法而言，尺寸和重量產(chǎn)品混合在一起的制造環(huán)境可能具有挑戰(zhàn)性。使固定過程適應(yīng)于高混合物料搬運是一項挑戰(zhàn)，通常需要重新設(shè)計裝配過程，使工具和工人閑置，這是一項昂貴的提議。

此外，并非所有事物都可以自動化。在任何制造過程中，組裝過程中通常都不可避免地要進行人工材料處理，以及運輸／接收和安裝套件。

起重機，機械臂，卡車和其他提升輔助設(shè)備通常用于支持這些手動過程，但在某些情況下存在局限性。移動機器可能體積龐大且笨重，無法始終隨身攜帶。固定輔助裝置在工作單元之間移動非常耗時且昂貴。

但是，新出現(xiàn)的工具可以提供制造商填補這些空白所需的靈活性：動力全身外骨骼。這些外骨骼可以幫助工人輕松舉起數(shù)百磅的重量，輕松地在整個設(shè)施中進行機動，并支持各種任務(wù)。從某種意義上說，動力外骨骼是一種可穿戴的舉升輔助設(shè)備，可在自動化的地方支持手動物料搬運，而固定輔助設(shè)備根本無法使用。

電動全身骨骼的工作原理

全身電動骨骼的設(shè)計是在不增加壓力的情況下增強操作員的力量和耐力，例如 Sarcos Robotics 的 Guardian XO外部骨骼。

這些全身式機器人將其重量以及所運載物體的重量通過西服直接轉(zhuǎn)移到地面上，從而減少了對穿戴者的影響。為了提高操作安全性，Guardian XO機器人使用戶能夠感測到一小部分有效載荷的重量（用于情境感知），但是卻要低得多。例如，200磅重的感覺就像十磅。

動力外骨骼可實現(xiàn)多種運動，操作員可以行走，抬起，推／拉和彎曲。機器人的先進控制系統(tǒng)和一百多個嵌入式傳感器，可快速測量操作員的動作并做出實物響應(yīng)，使機器人感覺就像是用戶身體的延伸。工人簡單地完成工作，而機器人同時增強了力量并順暢地移動。而且由于動力外骨骼與他們的操作員一起運動，因此他們可以輕松地支持需要復(fù)雜運動的任務(wù)。

此外，對于許多手動組裝任務(wù)，兩個或更多工人必須在一個流程中進行協(xié)作－一個將組件固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，而另一個則負(fù)責(zé)安裝。像Guardian XO這樣的動力全身外骨骼，可使一個工人單獨完成相同的工作。通過免提功能，操作員可以抬起部件并鎖定機器人的手臂以將物體固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩哪抢?，它們可以從機械臂上松開以手動完成更靈巧的任務(wù)，例如固定鉚釘或其他緊固件。

動力外骨骼到固定自動化無法實現(xiàn)的地方

從制造的角度來看，動力全身外骨骼最關(guān)鍵的優(yōu)勢可能是其機動性和多功能性。這些功能使它們能夠按需運行，并使其成為強大的工具，可實現(xiàn)敏捷制造和工作連續(xù)性，從而最終提高生產(chǎn)率和安全性。

盡管自動化是任何高級生產(chǎn)線上的重要功能，但手動物料處理（例如接收物料和要運輸?shù)某商捉M件）是司空見慣的。

在兩種情況下，工人都必須經(jīng)常搬運笨重的物體。許多零件具有奇異的幾何形狀，使其難以操作，費時，有時甚至用手操縱也很危險。動力外骨骼可以幫助工人包裝和拆包材料，對材料進行排序，并在需要時將其移動到適當(dāng)?shù)慕M裝工位。

在最后階段，必須手動安裝大型，重型和笨重的成品組件，例如組成用于石油和天然氣鉆井的鉆頭的零件。這些組件可以具有多個零件，其中許多零件是重鋼且難以舉升。電動全身外骨骼可以簡化此繁瑣的過程，無論是在工廠內(nèi)還是在現(xiàn)場，都必須拆開包裝并進行組裝。

動力外骨骼提供的額外力量意味著一個人可以舉起沉重的零件，否則可能需要兩個或更多的工人。盡量減少這些團隊協(xié)作，可以減少傷害，幫助保持社會距離并提高生產(chǎn)力。

提高生產(chǎn)力和安全性

在敏捷的制造環(huán)境中，工人必須搬運重量，大小和形狀不同的物品，機器人輔助可以加快生產(chǎn)速度。在全身動力的外骨骼的支持下，裝配線和物流工人都可以舉起較輕的物體，而不會產(chǎn)生疲勞，從而使它們可以更快，更長時間地工作，從而提高了生產(chǎn)率。這些機器人也可以動態(tài)部署，以幫助管理需求激增，從而無需修改固定的電梯輔助設(shè)備，這是一個復(fù)雜而昂貴的過程。外骨骼也會對安全產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。許多工作場所的傷害是由舉重造成的：長時間負(fù)重，舉重笨拙或使用不良形式。美國工人和公司每年花費超過1000億美元用于補救因工受傷的問題1。在使人無法工作的身體狀況中，下背部疼痛僅次于普通感冒。

在裝配過程中搬運重的高扭矩工具，推拉重物以及其他任務(wù)所引起的肩部受傷也很引起人們的關(guān)注，與每例相比，背部疾病的治療費用甚至更高。電動全身骨骼可以減少這些數(shù)量。因為它們在工人舉起和放置笨重的零件，推／拉推車以進行排序，卸載零件或操作高扭矩工具時提供重要的幫助，所以它們可以幫助防止受傷。同樣，對于必須長時間執(zhí)行繁重工作的工人，動力外骨骼可減輕疲勞，這是可能增加受傷風(fēng)險的眾多因素之一。根據(jù)OSHA的數(shù)據(jù)，僅疲勞一項就使制造商損失了1，350億美元2。

除了減少因受傷造成的損失時間外，動力外骨骼還可以緩解熟練工人的短缺。這些工具可以使老年工人的工作時間更長，從而保留他們的知識和經(jīng)驗。此外，增強工人體力的能力有助于平整運動場并為更多人打開工作機會。

靈活性提高生產(chǎn)力

電動全身外骨骼可以在各種情況下使用：手動包裝和拆箱，將重物運輸?shù)竭m當(dāng)?shù)墓ぷ髡?，甚至處理難以自動化的任務(wù)。這種靈活性為制造帶來了更多的通用性，并且是支持敏捷制造的理想工具。

這種靈活性最終是電動全身外骨骼的最大優(yōu)勢。它并非旨在執(zhí)行任何一項特定的工作。相反，就像操作人員一樣，它可以執(zhí)行許多不同的任務(wù)，從而減輕了人工搬運物料的負(fù)擔(dān)，并幫助制造商快速響應(yīng)客戶的需求。
責(zé)編AJX