Industrial Cabling in Constrained Environments: a Practical Approach and Current Challenges

要約

ケーブル配線作業 (引っ張り、クリップ、プラグ挿入) は現在、ほとんどが手作業で行われており、電化の費用対効果が制限されています。
ロボットによるプラグの掴みと挿入、およびケーブルの操作の実現可能性が研究現場で示されています。
ただし、多くの産業タスクでは、ピッキング、挿入、ルーティング、検証に至る完全なプロセスを 1 つのシステムで解決する必要があります。
これは、多くの場合、狭いスペースの制約がある乱雑な環境で、配線のためにケーブルを直接操作し、挿入のためにプラグを操作する必要があることを意味します。
ここでは、完全な産業用ケーブル配線タスクの分析を紹介し、掴み、プラグ挿入、クリッピング、最終的なプラグ挿入に至るまでのソリューションを示します。
産業上の要件は、スペースの制限、公差、ケーブル配線プロセスを生産プロセスに統合する可能な方法を考慮して要約されています。
この論文では、広く使用されている FASTON および立方体産業用コネクタのグリッパー設計と一般的なロボットによる組み立て方法を提案します。
提案された方法は、ケーブルのグリップ、取り扱い、配線、およびコネクタの挿入プロセスをカバーします。
カスタマイズされたグリッパーは、プラグを確実にグリップし、ケーブル セグメントを引っ張ったり操作したりできるように設計されています。
ケーブルの向きを修正する受動コンポーネントが提案されており、ロボットが挿入前にプラグを再グリップできるようになります。
一般に、提案された方法は、複雑な制御アプローチを必要とせず、単なる位置制御でケーブルの組み立てを実行できます。
このソリューションは、現実的なスペース要件と公差を備えた工業製品を使用して実証され、現在のケーブル配線シナリオの困難な側面と製品設計の自動化への適合性を向上させる可能性を特定します。

要約(オリジナル)

Cabling tasks (pulling, clipping, and plug insertion) are today mostly manual work, limiting the cost-effectiveness of electrification. Feasibility for the robotic grasping and insertion of plugs, as well as the manipulation of cables, have been shown in research settings. However, in many industrial tasks the complete process from picking, insertion, routing, and validation must be solved with one system. This often means the cable must be directly manipulated for routing, and the plug must be manipulated for insertion, often in cluttered environments with tight space constraints. Here we introduce an analysis of the complete industrial cabling tasks and demonstrate a solution from grasp, plug insertion, clipping, and final plug insertion. Industrial requirements are summarized, considering the space limitations, tolerances, and possible ways that the cabling process can be integrated into the production process. This paper proposes gripper designs and general robotic assembly methods for the widely used FASTON and a cubical industrial connector. The proposed methods cover the cable gripping, handling, routing, and inserting processes of the connector. Customized grippers are designed to ensure the reliable gripping of the plugs and the pulling and manipulation of the cable segments. A passive component to correct the cable orientation is proposed, allowing the robot to re-grip the plug before insertion. In general, the proposed method can perform cable assembly with mere position control, foregoing complex control approaches. This solution is demonstrated with an industrial product with realistic space requirements and tolerances, identifying difficult aspects of current cabling scenarios and potential to improve the automation-friendliness in the product design.

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