使用 Schneider Electric Lexium 协作机器人实现更智能、更安全的自动化

协作机器人在注重效率、高产出和严格质量标准的工业 4.0 生产设施中发挥着越来越重要的作用。它们有助于解决熟练劳动力短缺和生产可变性问题，同时使操作更安全、适应性更强。制造商利用人工智能 (AI)、机器学习 (ML) 和数字工程工具来简化部署和提高性能，从而加快了协作机器人的应用。同时更广泛的产品供应和更低的导入成本持续降低了应用门槛。

本文探讨了 Schneider Electric 的 Lexium 协作机器人如何在包装、汽车、生命科学、物流和电子等各个领域实现可扩展、以人为本的自动化，并重点介绍了 Schneider 有效载荷为 3 至 18 kg 的六轴协作型 Lexium 机器人的完整阵容，同时说明如何选择专为独立使用和与联网机器架构集成而设计的控制器。

文章还概要性介绍了设施运营商如何利用轻型结构、内置安全功能以及由拖放界面或物理引导机械臂实现的直观编程，快速部署 Lexium 协作机器人。与 Schneider 的 EcoStruxure™ Machine Expert 软件和 EcoStruxure™ Machine Expert Twin 的集成可简化配置，缩短调试时间，并支持互联的物联网就绪型生产环境。

文章最后回顾了协作机器人在可持续发展和性能方面的主要优势，包括降低能耗、减少材料浪费和提高投资回报 (ROI)。DigiKey 提供这些由 Schneider Electric 设计的解决方案，为实现更智能、更安全、更灵活的自动化提供了切实可行的途径。

针对苛刻工作流程的协作性能

Lexium 协作机器人支持各种需要精确性、灵活性和一体化安全功能的工业 4.0 应用。常见的实际用途包括包装、物流、汽车生产以及电子组装、半导体制造和生命科学。

Lexium 协作机器人利用扭矩传感器和符合 ISO/TS 15066 标准的安全功能，与人类工人和其他机器人一起安全协作，无需物理防护基础设施。高路径精度和一致的运动控制实现了精确搬运和精细装配。紧凑的尺寸和高机械灵活性有助于在各工作站之间快速重新部署，减少了停机时间，并支持准时制 (JIT) 和混合模式生产。

有效载荷范围和精度

Lexium Cobot 系列包括六轴型号，有效载荷分别为 3、5、7、12 和 18 公斤。每种型号都支持高吞吐量工作流程和精细移动精度，重复精度在 ±0.0 至 ±0.03 mm 之间，具体取决于有效载荷级别。

Lexium Cobot 3KG (LXMRL03S0000)（图 1）专为小零件装配、样品处理和检验等精密任务而设计。其伸展距离为 626 mm，框架重量仅为 12 千克，可轻松集成到台式工作站、移动推车或紧凑型单元中。

图 1：Schneider Electric Lexium Cobot 3KG 具有轻质结构、六轴运动和集成扭矩传感功能，可在空间有限的协作环境中支持安全、精确的操作。（图片来源：Schneider Electric）

Lexium Cobot 5KG (LXMRL05S0000) 在运动灵敏度和有效载荷能力之间取得了平衡，适用于电子装配、轻型机械紧固和中等负载的拾放任务。其 954 mm 的伸展距离和 23 千克的底座重量，可在电路板组装、连接器安装和测试等需要稳定运动控制的应用中提供灵敏、稳定的性能。

满足苛刻应用要求的伸展距离和有效载荷

Lexium Cobot 7KG (LXMRL07S0000) 具有 819 mm 的伸展距离和快速、灵敏的运动控制能力，可进行动态拾放操作。它通常部署在包装和物流生产线上，用于贴标、码垛、物料传送和纸箱制作。

Lexium Cobot 12KG (LXMRL12S0000) 和 Lexium Cobot 18KG (LXMRL18S0000) 型号专为汽车应用中的大零件搬运和装配而设计。这些系统的伸展距离分别为 1327 mm 和 1073 mm，可满足重型工作流程的需要，同时不会降低精度。

下表汇总了每种 Lexium Cobot 型号的主要规格。

表 1： Schneider Electric Lexium 协作机器人的技术规格和代表性使用场景。

模块化硬件和控制器选项

Lexium 协作机器人支持模块化控制器架构，旨在满足特定有效载荷类别和部署要求。例如，紧凑型控制器 (LXMRL00C2000)（图 2）可在空间有限或负载较低的应用中轻松进行设置和配置。

图 2. Schneider Electric Lexium 紧凑型控制器 (LXMRL00C2000) 外壳紧凑，内置 I/O 和网络接口，是单臂或台式协作机器人部署中简化控制的理想之选。（图片来源：Schneider Electric ）

低容量型号（例如 3 kg 和 5/7 kg 协作机器人）也可以与专用控制器（分别对应 LXMRL03C1000 和 LXMRL07C1000）配对，以优化每个负载等级的运动控制和安全功能。

所有 Lexium 协作机器人控制器均支持灵活的 I/O 配置和现场总线兼容性，可与第三方工业 4.0 系统集成。该平台还可通过标准接口实现末端执行器的集成，其模块化架构可简化重新配置，并将适用性扩展到不同的工作流程和行业。

部署优势：简单、可编程和安全

Lexium 协作机器人采用轻质铝合金打造，与同类系统相比，重量最多可减轻 10%，体积可缩小 20%。它们外形小巧，可灵活安装在地面、墙壁、天花板或移动平台上，便于高效集成到新生产线或改造后的工作单元中。安装和启动时间不到 30 分钟，与传统机器人相比，安装时间最多可缩短 50%。

工程师和技术人员都可以进行配置和编程。用户可通过引导协作机器人机械臂或按下机械臂上的 FREE 和 POINT 按钮来对运动进行编程，这些按钮可直接设定位置，无需外部设备。此外，也可以通过 Schneider Electric 的 HMI 面板或软件上直观的拖放界面对运动序列进行编程。其他选项包括 Android 平板电脑的 EcoStruxure Cobot Expert 软件。

Lexium 协作机器人控制器 3KG (LXMRL03C1000) 和 5/7KG (LXMRL07C1000)（图 3）支持物理引导和图形编程，最大限度地缩短了设置时间，加快了生产启动速度。

图 3：Lexium 协作机器人控制器 5/7KG (LXMRL07C1000) 专为优化低有效载荷型号的工作性能而设计，在坚固的独立外壳中集成了先进的运动控制、安全和连接功能。（图片来源：Schneider Electric ）

系统级集成和服务

Lexium 协作机器人与 EcoStruxure Machine Expert 软件和 Machine Expert Twin 集成在一起，可在部署前进行虚拟配置和模拟。工程师可以验证机器人定位、末端执行器交互和工作空间约束，以识别潜在的碰撞或效率低下问题。这些工具有助于缩短调试时间，减少现场调试，并通过虚拟测试和改进优化生命周期性能。

除独立工作外，Lexium 协作机器人还可与 Schneider Electric 更广泛的 EcoStruxure 生态系统无缝协作。它们通过以太网/IP 和 Sercos 协议与 Modicon M262 运动控制器 和 Lexium 32 伺服驱动器和电机集成。该平台还支持先进的服务，如用于预测性维护的 EcoStruxure Machine Advisor、用于 IIoT 监控的 EcoStruxure Plant Advisor 和用于非接触式故障排除的 EcoStruxure Augmented Operator Advisor。

内置安全和工作空间管理

Lexium 协作机器人支持 SCADA 集成和远程监控，以进行安全和性能分析。为确保安全高效的人机协作，所有型号均符合 ISO 10218 和 ISO/TS 15066 标准，配备了用于力检测的集成扭矩传感器和用于显示系统状态的 LED 指示灯。安装服务包括提供紧急停止按钮、预定轨迹和提供强制性操作培训。控制杆能够提供直接系统控制，包括紧急停止、锁定/解锁命令和可视状态反馈。

Lexium 协作机器人定义了五个可配置的工作区，支持安全、高效的操作：

• 协作区实现了人机任务共享。
• 机器人专区可隔离自主操作。
• 保护区限制操作期间进入。
• 工具导向区限制末端执行器的移动，以防止干扰。
• 碰撞覆盖区域允许在专业装配步骤中实现受控接触。

优化性能和可持续性

Lexium 协作机器人采用全电动设计，无需压缩空气或液压系统，从而减少了能耗，降低了总体拥有成本 (TCO)。其六轴精度和重复精度在 ±0.02 至 ±0.03 mm 之间，支持在拾放、插入和精细装配等高吞吐量工作流程中保持一致的质量水准。

这些功能有助于提高首件成品率、减少废品并限制返工——这些是电子、生命科学和半导体制造领域的关键优势，在这些领域，紧公差和可追溯性是必不可少的。精确的运动和力控制可进一步减少材料浪费和元件损坏，而平稳、可重复的操作可延长部件寿命，降低掉落、碰撞或错位的风险。

Lexium 协作机器人可自动执行重复性或符合人体工程学要求的任务，从而进一步支持劳动力优化。这样，人类操作员就能专注于更高价值的活动，如质量保证、系统监控和持续改进，从而降低受伤风险，同时提高工作满意度和整体生产率。

最后，模块化部署和灵活的控制器选项可简化调试和重新部署。紧凑型控制器支持单机器人安装和空间受限的环境，而 3KG 和 5/7KG 控制器可实现与特定有效载荷相匹配的性能优化配置。这些功能与直观的编程和模拟工具相结合，缩短了集成时间，加快了实现价值的速度，提高了投资回报率 (ROI)。

结语

Lexium 协作机器人将全电驱动、模块化控制器和可扩展有效载荷结合在一起，为各行各业的高性能自动化提供了支持。该产品系列具有六轴运动能力、集成安全功能和 ±0.02 mm 至 ±0.03 mm 的重复精度，支持从精细装配到重型搬运等各种任务，有效载荷范围从 3 Kg 到 18 Kg 不等。灵活的控制器、快速的编程能力以及数字孪生工具简化了在包装、电子、汽车和生命科学领域的部署。Lexium 协作机器人可帮助制造商以最小的基础设施改造需要扩大了自动化规模，支持多品种、中规模和数字一体化的生产环境。