工业机器人在 19 号工厂用乐高积木建造

自四年前庆祝Mill 19（在新窗口中打开）开业以来，卡内基梅隆大学的制造业期货研究所（MFI）一直在稳步为先进制造设施配备最先进的设备，以支持其不断扩大的研究工作，并履行其激励，设计和领导敏捷技术和劳动力进步的使命， 智能、高效、有弹性和可持续的制造。

该设施的最新成员是一个灵活的机器人测试台。四个配备多个传感器的六轴工业机械臂围绕着MFI工厂19号楼A区二楼夹层区域的工作台。安装在天花板上的可编程光幕通过感应人类何时离机器人太近来提供安全性，然后系统立即禁用他们的运动。

该测试台最初设计用于测试和推进使用乐高积木的机器人组装和拆卸，还能够用于研究制造中的其他机器人功能，例如材料处理、质量检查和更复杂的操作，以穿线小紧固件、布线，甚至将食品组装到零食包装中。

两个自主移动机器人将用于将乐高积木运送到机器人手臂和从机器人手臂运送乐高积木，以及旨在训练机器人在整个设施中高效安全地移动其他材料和用品的研究。

“我们已经建立了这个测试平台，以适应当前和未来的研究，” MFI教务主任Gary Fedder（在新窗口中打开）说。“它足够灵活，可以支持当前的研究工作以及将要进行的投机性项目，以竞争新的联邦奖项和其他未来的资金来源。

用户将需要预留时间使用机器人测试台，就像学生和教师安排时间在Mill 19的增材制造设施和设备中进行金属3D打印研究一样。有几个研究项目正在进行中，以提高机器人组装和拆卸零件的能力，构建可共享的代码库并支持相关的工厂数字孪生研究。

乐高积木被选为建筑材料，因为它们不仅安全有趣，而且还可用于构建研究人员测试和构建数据集所需的复杂几何形状。它们也是创建简单结构的理想选择，可用于向参观 Mill 19 的学生和行业专业人士展示机器人和数字制造能力。

Shobhit Aggarwal今年早些时候从CMU获得了产品和服务集成创新硕士学位，被MFI聘为高级制造工程师来监督测试台。除了协调其活动外，他还将帮助开发短期课程，向行业合作伙伴和参观者展示如何将机器人用于组装/拆卸功能，该项目部分由宾夕法尼亚州西南部的联邦重建更好的区域挑战计划资助。

“测试台本质上是一个生产车间，配备了尖端的安全系统、物流、制造执行系统 。和工业机器人，为研究、测试和收集数据提供了一个几乎真实的环境，为制造业未来开发突破性技术，“Aggarwal说。

Mill 19的几乎所有研究都是为了开发先进的制造技术。除了增材制造和机器人研究外，机器人测试台等单个设备和项目单元也是数字孪生技术研究的主题。

制造业中使用的数字孪生技术可创建设备、生产线或整个工厂的虚拟、可互操作模型，这些模型更新为物理孪生数据，以帮助产品设计和开发、流程优化、预测性维护、质量控制、培训和模拟以及实时监测和控制。

测试台的数字孪生将生成与设备性能相关的实时数据，并提供可以使系统更高效、更敏捷、更智能的见解。作为整个 Mill 19 设施的多个项目单元之一，测试台最终将被整合到整个设施的更广泛的数字孪生中。

与测试台相关的实用程序和应用程序编程接口的代码库不断增长，将使MFI研究人员和访客能够更快地使用机器人并专注于创新。

被称为“MFI Codebase”的开源软件将包含整个源代码、文件、文档、资产和其他软件资源集合，这些资源将与整个设施中的其他设备和项目单元一起使用。

测试台附近可用于演示的大型视频监视器最终也将用作记事板，以显示和管理建筑物中所有设备的数据流。

这些先进技术需要工程学院（打开新窗口）的广泛研究人员以及整个大学计算机科学和其他学术领域工作的人员的专业知识。测试台区域还配备了多个工作区，旨在容纳在 Mill 19 与访客会面和教育的跨学科团队。

“Mill 19的人类智能，数字创新和先进制造技术和设备的显着结合确保了MFI进行突破性研究，教育制造创新者并与合作伙伴合作将我们的发现转化为行业相关应用的能力，”Fedder说。