在现代汽车工业中,尽管大型机器人已广泛应用於重型零件搬运与车身焊接,但涉及非刚性、小型部件的精细操作,如汽车线束组装,长期以来仍高度依赖人工。这不仅导致生产成本高昂,常需将相关作业外包至劳动力成本较低的国家,也使供应链面临地缘政治及全球事件(如疫情)带来的中断风险。此外,大型线束的储存也占用大量工厂空间。为解决这些挑战,日产汽车(Nissan)正积极寻求在生产基地内实现线束的自动化与在地化组装。
日前,田纳西大学(University of Tennessee)一组由七名应届毕业生组成的跨学科团队,成功开发出一套创新解决方案。这项技术的核心在於设计出一套演算法,能赋予传统工业机器人精准操作柔软电线并将其??入连接器的能力,为汽车线束的大规模自动化生产开启大门。
该专案最大的技术挑战,在於电线作为非刚性材料,其运动行为难以预测。为此,学生团队进行了大量前瞻性研究,深入探讨了电线或绳索在自由空间中的悬挂、卷曲及打结等复杂动态。
田纳西大学团队开发了一套数据驱动的解决方案。他们为机器人提供了连接器的精确位置数据以及电线应遵循的通用路径资讯。
值得注意的是,这项成果的实现,并未依赖机器人搭载昂贵的即时感测器来确认电线??入情况。该团队透过精确的程式设计,使机器人即使在没有视觉或力觉回??的情况下,也能可靠地将直径1.6毫米的电线精准??入1.8毫米的孔洞中。机器人执行一种分段??入策略:先将电线部分??入,然後重新抓取并再次推进,这种简洁而有效的两步动作,已足以确保电线的完全到位。
目前,学生团队完成的机器人可组装约50根电线的线束,但日产部分车型可能包含数百根电线,因此将此技术规模化以适应实际生产需求,是未来的关键挑战。