在将机器人技术应用于新产品设计方面，家电行业一直颇具创新精神。机器人吸尘器就是一个很好的例子。机器人也可用于从地板清洗到排水沟清洗、割草到清理泳池的各种应用。
在德国最近的汉诺威博览会上，一个配备两个机器人手臂的厨房吸引了很多关注。该装置可以烹饪各种各样的餐饮清洁菜肴之后是另一个故事。
而且，今年早些时候，联合技术研究中心和加利福尼亚大学伯克利的工程师展示了一个可以洗衣服的机器人。他们开发了一种允许自主机器进行洗衣的软件，而无需任何特殊知识就可以清洗了什么衣服。
虽然这些应用仍然是日常家庭使用的阶段，但目前用于组装在电缆，压缩机，风扇，电机和泵等电器内部的许多组件。但是，在使用机器人使用机器人组装洗碗机，干衣机，烤箱，冰箱和洗衣机时，设备制造商落后于其他行业。手动和半仿制组件是规则，而不是大多数工厂的例外。
机器人用于组装小家电，如铁杆，烤面包器和真空。然而，在批量生产大型白品的工厂中，机器通常仅在非组件应用中找到，例如加工，冲压，涂装和产品测试。
但是，由于市场条件不断变化和新一代机器人，家电行业对装配线自动化成熟。制造工程师渴望投资机器人技术以提高生产率，提高灵活性并降低成本。
不断增长的市场
随着经济的全面恢复，美国家电市场正在恢复。根据最新的行业数据，今年美国主要家用电器的销量将超过4300万台。这比2014年增加了3%的洗碗机、烘干机、冰箱、炉灶和洗衣机的销量，比2013年增加了10%。
然而，更好的是，预计大约4600万家电将在2017年全球航空公司发货 - 从2014年的销售额增加了12％。自2005年以来，单位销售额并未销售4700万台。
全世界，这张照片甚至更加明亮。根据Freedonia Group Inc.的说法，预计主要家电的全球需求将每年增长4％至2017年至4.3亿单位。在中国，印度和其他新兴市场的生活水平继续增长将升起销售收益。在发达地区，反弹消费者置信水平将引发需求。
这种乐观的前景对机器人、抓手、视觉系统、零件馈线和其他自动化系统的供应商来说是个好兆头。事实上，波士顿咨询集团(BCG)最近进行的一项研究称，目前机器人只完成了大约10%的制造任务。
到2025年，BCG预测该数量将增加到25％。而且，由于高工资和自动任务，它相信的部门是“最有可能领导全球采用”的机器人，是电气设备和家电部门。
采用率将主要受到经济因素的驱动，比如相对工资和机器人成本。在未来15年内，机器人将使生产率提高高达30%，并将劳动力成本降低18%或更多。
对于许多家电制造商来说，没有更换工人的机器人的最大原因是纯粹的经济学和技术限制。但是，自动化的价格和性能正在迅速改善;将来很难忽视未来的双赢组合。
波士顿咨询公司(BCG)专攻制造业的高级合伙人哈罗德•西尔金(Harold Sirkin)表示:“随着全球劳动力成本上升，制造商迅速采取措施提高人均产量以保持竞争力变得越来越重要。”“企业发现，机器人和其他制造技术的进步为大幅提高生产率提供了一些最佳机会。”
有几个因素将促使家电行业对机器人的需求增长。“机器人系统的表现（他们的速度和灵活性，其他属性）可能会在每年左右提高5％，”Sirkin说。“价格和绩效改进的结合将大大加速机器人变得更具成本效益的时间。”
根据Sirkin，制造商在拥有和操作的成本达到使用汇编器的成本达到15％折扣时，制造商开始投资机器人。
视觉传感器的进步，抓握系统和信息技术正在推动价格和性能的提高，使机器人更智能，高度网络化，在更广泛的应用程序中更有用，包括家电组件。
独特的行业
器具制造类似于汽车行业。制造商螺栓和焊接在一起钢架;用钣金覆盖;用电机，泵，管道，电路板和线束填充物品;然后添加不同类型的控件和功能以将一个产品与下一个产品区分开来。
像汽车制造商一样，家电制造商通常构建多种产品的产品，这些产品适用于几个不同的市场段，如低，中高端的消费者。
微型轿车的组装方式基本上与豪华轿车、跑车和运动型多用途车相同。洗碗机、冰箱和其他白色家电也是如此。
低端设备和高端设备共享基本组件，并以相同的方式组装。这些产品的不同之处在于内置功能，如存储货架、饮水机和温度控制。
然而，在使用机器人方面，家电行业与航空制造业有几个相似之处，后者直到最近才开始加大自动化力度。
发那科美国公司组装和航空航天的全国客户经理克里斯·布兰切特说:“家电行业很像航空航天工业，许多制造商坚持旧的生产流程和传统的生产方式。
布兰切特补充说:“家用电器和航空航天工程师习惯于手动组装他们的产品。“但是，全球压力、更短的产品生命周期、对产品质量的担忧以及不断增长的需求，推动了当今两个行业对更多灵活性和更多机器人的需求。
“在家电制造中，在该过程中有很多对变化的需求，”博拉门特说。“功能上，冰箱和其他电器大多是内部的。但是，在美学上，有多种功能，[和该]驱动组装过程中的变化。
布兰切特指出:“这是传统固定自动化很难解决的问题。“配备了视觉系统和灵活零件输送系统的适应性机器人能够更好地应对产品变化的挑战。”
家电行业正在进行的整合也将迫使制造商投资于自动化。例如，两家行业巨头最近被竞争对手吞并。伊莱克斯(Electrolux)以30亿美元收购了通用电气(General Electric)的家电业务，惠而浦(Whirlpool Corp.)以10亿美元收购了Indesit Co.。
Robotech Automazioni首席执行官盖塔诺·绍利(Gaetano Sauli)表示:“机器人进入白色家电行业的时间晚于汽车等其他行业。”Robotech Automazioni是Comau S.p.A.的合作伙伴，专门从事家电行业的系统集成。
“如今，影响家用电器业务的价格压力，推动了对高生产率自动化以及性能和质量的需求，”Sauli指出。“机器人将越来越多地用于家电行业，因为(制造商需要)改善它们的性能和质量，同时提高它们的成本竞争力。”
“在全球竞争，家电制造商将被迫以不同的方式做事，”添加展位。“即使是传统上低工资国家的工厂的公司也开始自动化他们的装配线。”
Midea Group最近宣布，它计划在未来五年内投资9亿美元，以自动化中国的工厂，生产空调，冰柜，冰箱和洗衣机。它在去年年底安装了800个机器人，并计划今年加入600多个六轴机器人来解决慢性劳动力问题。该公司预测，在未来几年内将其收入从220亿美元提高到320亿美元，同时将其劳动力削减为一半。
机器人应用程序
几种类型的机器人，包括四轴，六轴和萨拉设计，吸引到家电工程师。
Simplimatic Automation机器人部门副总裁Don Maddox说:“我们通常看到客户使用四轴和六轴机器人进行包装、加工、材料处理和一些组装。”“使用scara型机器人的客户通常会制造将被插入生产线后面的设备中的组件。”
“由于处理的碎片的尺寸和重量，”铰接式机器人在这个行业中使用，“萨鲁利增加了。“灵活性是偏离六轴机器人的另一个因素。
“机器人用于白色商品行业进行几种应用，包括涂料（粉末和湿），胶合（硅氧烷和树脂）和焊接，”萨鲁利。“机器人也通常用于材料处理，装载和卸载应用。”
Sauli认为，人体工程学的要求使机器人非常适合组装大型设备，重量和尺寸可能是一个限制。他指出:“由于安装时间几乎为零，机器人有助于提高灵活性，这是白色家电行业的高度要求。”
Schunk Inc.自动化部门经理Jesse Hayes表示:“我们在电器行业看到的大多数机器人应用都是用于机械加工、冲压和焊接。产品组装往往使用手动或半自动化生产流程。”
Kawasaki Robotics (USA) Inc.产品开发和新兴技术总监Samir Patel补充说:“六轴机器人提供了机器护理、材料处理、喷漆、焊接和精加工应用所需的控制和编程能力，这些都是家用电器生产的一部分。”
Patel解释说:“从管理冲压机器、人员管理车身和框架组装站，到应用精确的油漆涂层和密封敏感成品组件，家电制造商和零部件制造商使用适应性机器人来提高生产率和质量。”
大量钣金冲压件用于洗衣机和烘干机等电器。帕特尔说:“机器人在钣金零件从毛坯到最终零件的冲压处理方面做得很好。”
“许多家电零件是注塑成型的;机器人被用来抓住浇口和流道总成，从模具中取出零件。”帕特尔指出。“机器人通常用于塑料注射成型车间，当零件太脆弱，无法从模具中掉出来，或生产周期太短，无法花费成本建造一个全自动模具，让零件从机器底部掉出来。
Patel补充说:“传感和校准技术的关键改进，以及增强的编程和易用性，促进了机器人用于许多家用电器的焊接，如洗碗机、冰箱和炉灶。”
传统上，白色商品行业中的大多数机器人组装应用都被限制在小家电中，例如开罐器，烤面包机和真空。
发那科的布兰切特说:“小型设备更适合于传送带、机器人和其他形式的自动化。”“你可以更容易地将零件送入组装站。对于较大的部件，有更多的材料处理问题需要处理。”
欧洲咖啡机、风扇、食品加工商、加湿器、熨斗和其他小家电的领先制造商SEB集团就是一个很好的例子。它在德国的Erbach经营着一家最先进的工厂，用ABB机器人公司提供的70多个IRB 140机器人组装Rowenta熨斗。
十年前，工程师们决定从使用手动气动工具转向机器人，以提高公司高端产品的灵活性并保证质量。Rowenta每年生产1400万个熨斗，有50多种不同的品种。它的一些产品售价超过140美元。
“机器用于粘合剂粘合，螺丝刀和点焊应用，”ABB机器人的新应用商业线经理Nicolas de Keijser说。“装配线每天生产9,000名铁杆，每天更改为五次。没有机器人，那种转换将是不可想象的。“
新一代机器人
根据De Keijser和其他行业专家的说法，今天的下一代协作机器人是电器组装应用的理想候选人。
“空间限制和设计复杂性已经阻碍了过去的通过，”美国地区的美国地区总经理斯科特马比伊在通用机器人。“这是合作机器人现在正在发生变化的事情。
“机器人可以在没有安全保护的情况下工作，”Mabie索赔。“这是一个重要的节省空间在许多环境中，空间稀缺，并且不允许在不断变化的生产布局中竖立巨大的安全围栏。
Mabie补充说:“我们的机器人现在已经在几家全球家电制造商中投入使用。”“一个例子是BSH Hausgerate GmbH在西班牙的工厂，UR10机器人在冰箱门内使用硅胶衬垫。”
在俄亥俄州马里昂的惠而浦烘干机工厂，通用公司也在使用机器人。事实上，他们还出现在美泰格的电视广告中。
“我们[还]期望看到越来越多的小家电组装在新的UR3机器人手臂上，这是工作台组件的最佳选择，”Mabie说。
Mabie补充道:“由于一致性和可重复性对质量保证至关重要，涂胶和焊接一直是自动化更有意义的任务。”“现在，由于六轴机器人的出现，螺丝刀等应用变得越来越容易实现自动化。它们在易用性、重新部署、改进部队控制和成本方面都有好处。”
七轴机器人也可用于组装电器上的可变形和非刚性部件。例如，KUKA 'a LBR iiwa协作机器人被用于将一个困难的软管连接到洗碗机上。
“在家用电器的大会中，如洗衣机或洗碗机，软管连接是必需的，”库卡机器人公司电子产品的主要客户经理John Marioni说：“这些软管组件的安装通常仍然手动进行一个简单，非常重复的过程。
马里奥尼指出:“这就是KUKA很好地利用人与机器人协作的地方，它将任务分成几个部分。”“LBR iiwa因其敏感的触觉被分配了一项工作。机器人抓住一段软管，软管是由馈线单独提供的，机器人利用其敏感特性搜索软管末端，并将其推到刚性组件上。同时，工人可以执行并行的工作步骤。”
KUKA机器人还被用于在洗碗机上执行复杂的螺丝驱动任务。马里奥尼说:“这很困难，因为塑料插头并不总是在同一个位置。”“IIWA机器人有能力通过嵌入在七个轴上的敏感力传感器来感知周围的洞。它不需要依靠摄像头来告诉它螺丝孔的位置。”
机器人也用于钣金弯曲应用在家电行业。马里奥尼说:“KUKA有很多客户使用机器人将金属板送入成型机，甚至与压力机互动，并物理地进行用于烤箱、洗衣机和其他电器外壳的金属弯曲。”
然而，在机器人广泛用于设备装配线之前，工程师需要解决多种产品设计挑战。
为了降低原材料和运输成本，家电制造商正在转向更薄的材料。在0.024到0.04英寸范围的钢板厚度并不罕见，制造商渴望使用更薄的钢板。不幸的是，当这种情况发生时，自动化变得更加困难，因为薄金属板是灵活的，可能很难处理。
“大器具难以与机器人组装，因为金属板组件通常不会刚性，直到它们安装在组件中，”Schunk的海耶斯说。“钣金可以移动。通常需要通过操作员操纵螺纹孔。
海斯补充说:“电器也需要为自动化而设计。“这将使机器人组装更容易实现。”
“缺乏强调机器人制造和相对低产量的设计使家电业的独特性成为独一无二的，”Suplimatic Automation的Maddox增加。“家电制造商正在试图自动化最初为机器人组装设计的旧零件设计的生产过程。结果，由于机器人制造是事后的理想，易于自动化的过程变得困难。“
