❶ 工业机器人优劣如何判断,有哪些基本法则@《控制与传动》杂志
随着人口红利逐步消失,我国已成为全球最大的工业机器人市场。根据工信部消息,到2020年,我国将形成较为完整的工业机器人产业体系,高端市场占有率达到45%以上。目前,中国工业机器人的使用主要集中在汽车工业和电子电气工业、弧焊机器人、点焊机器人、搬运机器人等在生产中被大量采用。
下面我们将从技术角度,谈谈工业机器人当前的优劣势。
1.通用性
工业机器人可编程,支持多自由度运动,因此应用较灵活。虽然不及人类,但相对于很多工业自动化常见的专机(专为一类工业应用或一家客户定制的机电集成方案),工业机器人还是灵活多了。工业应用改动不太大时,是可以通过机器人重新编程来满足新的需求,而无需在硬件上再做大量投资。但相应的,它的相对不足会是效率。毕竟专机是为一个应用定制的,因此虽牺牲通用性但实现了效率优化,在产量这个客户非常关心的指标上能完成地很好。
2.机电性能
工业机器人普遍能达到低于0.1毫米的运动精度(指重复运动到点精度),抓取重达一吨的物体,伸展也可达三四米。这样的性能虽不一定能轻易完成苹果手机上一些“疯狂”的加工要求,但对绝大部分的工业应用来说,是足以圆满完成任务。随着机器人的性能逐渐提升,以前一些不可能的任务也变得可行起来(如激光焊接或切割,曾需要专门的高精度设备来指导激光的走向,但随着机器人精度的提升,现在也变得可依赖机器人本身的准确运动来代替了)。但相比传统高端设备,如高精度数控机床,激光校准设备,或特殊环境(高温或特低温)设备等,工业机器人尚力不能及。
3.人机合作
传统的工业机器人是关在笼子里工作的,因为它实在危险(想象一个抓着几十或几百公斤的家伙以四米每秒的速度甩着,谁也不想靠近吧)。主要原因是一般机器人,基于成本与技术的考虑,不会集成额外的传感器去感知外部的特殊情况(如突然有人触碰),它只会“傻傻”得照着人类编好的程序日复一日的动着,除非有外部信号告诉它停止。所以常见的方案就是为机器人配备笼子,当笼子门打开时,机器人收到信号便自动暂停。对安全的考虑,自然给机器人集成带来了很多额外的成本,笼子可能并不贵,但毕竟要为此仔细考虑产线排布,增加产线面积,改变人机合作方式等,从而影响生产效率。所以最近比较受关注的工业机器人都以能安全地和人一起工作“为荣”,如RethinkRobotics的Baxter,UniversalRobots的PR系列,以及很多传统工业机器人巨头(ABB,kuka,Yaskawa等)的半概念半成品的机器人。而从产业需求看来,已通过传统工业机器人解决了对精度速度重量等自动化需求后,也的确是时候开始满足人机安全合作了。
4.易用性
传统机器人的工作本质就是不断地走一个个的路径点,同时接收或设置外围的I/O信号(老和其他设置如夹具,输送线等合作)。而指导机器人这么做得过程,就是机器人编程。几乎每一家领先公司都有自家的编程语言和环境,从而需要机器人操作者参加学习培训。当机器人适用范围增广后,这个成本开始显现了。
这些厂商是有理由维护自家的编程环境的,一来工业机器人四十年前就开始规模化做了,那时还没有什么面向对象等现在广为熟知普遍认同的主流先进编程理念,二来萌芽阶段自家技术难免会和竞争对手不同,维护一个编程方式也无可厚非,三来因为他们的大客户往往也是传统的工业大客户,如大汽车厂商,这些客户求稳,自然不希望你机器人过几年就赶个热潮变换编程方式,搞得他们还得扔掉几十年的经验,重新花大钱培训学习。
当然在业界,大家早已思考编程可否做的直观简单些,但在传统厂家中除了一次次地概念性的展示外(如利用外骨骼,3D图像,虚拟现实,iPhone等等),一直没什么商业实用进展,以至于大家再听到“简易编程”等关键词都想吐了。
但庆幸地还是有后来者敢于挑战,也从零开始做出成就,并成为被认可的卖点。对,说的就是RethinkRobotics和UniversalRobots!这也鲜活地论证了创新者窘境里为什么颠覆性技术往往不会在领先企业中成功(尽管他们有足够的资源),却总是被后来挑战者发扬光大。因为领先者在颠覆性技术上每走远一步,就往往离自己的铁饭碗远离一步,内外部阻力都很大!
不管怎么,机器人的易用性开始得到重视,如何能让人不经任何(或过多)培训,就能像玩iPhone一样很快玩转机器人,已经变成大厂商们开始大力投资的方向来。
5.成本
机器人的成本从小型号的几万RMB到大型的上百万RMB都有。这个成本自然低于高端专业制造设备,但也可能会高于国内小集成商们拼凑出的自动化方案来。但从一直来西方工业界及近几年国内制造业对机器人的欢迎程度看来,说明机器人自动化的经济优势普遍到了一个临界点,超过了其他替代方案(人工,或专机),看来这个成本还是值得的。
其实要走传统机器人的老路,那硬件成本降低空间不大。工业机器人基本是一个开环的运动机构,靠的就是电机和齿轮箱的高精度配合。而大部分领先厂商的这些关键零部件都是从日本几家厂商那买的,(这也是国内公司自己制造的机器人,买同样的零部件,也不会便宜多少,因为日本厂商不会为了你这点量给多少折扣)。除非中国零部件制造商能静下心来,努力追赶上日本人的技术,从而以价格优势打破多年来的垄断,才能真正促进国内机器人厂商的发展。
另一个就是另辟蹊径,追求其他技术和市场。如RethinkRobotics当时甚至考虑用塑料的齿轮箱来降低成本,而通过视觉来弥补运动精度损失,就像人的眼睛来辅助手的精微操作一样。但毕竟不能一步登天,所以Baxter机器人暂时在精度和速度上完全无法与传统机器人相比,但在它能处理的物料抓放的应用中,却也足够了。也许随着Rethink的努力,会在硬件较差的情况下,通过软件的智能化弥补,来达到与传统工业机器人竞争的程度(那就是真颠覆这些传统大厂商了)。
6.智能性
之所以将智能型放在最后一点,因为相对现在市场对机器人的主流需求(即强,快,准),它暂时还不是最迫切的。这也体现了传统工业机器人的优势(任劳任怨,保质保量,是个“干活”的好手)和不足(但很“笨”,老得让人教)。但不代表智能型不重要,相反企业已经开始做技术投资了。比如怎么让机器人更好的理解人的指挥意图,相对自主的去理解并规划任务,而不需一个点一个点得让人告诉它怎么走;如何让机器人在外围环境发生变化下(光线变暗影响图像识别,传送带上物品有损坏需要特殊处理)自动适应;如何通过触觉视觉听觉等感知判断零部件的装配质量,等等。
这方面美国人做的比较好(当然他们也是避实击虚,因为传统工业机器人硬件上的技术和市场已基本被日本欧洲企业统治),ROSInstrial,RethinkRobotics等都在做有领先的尝试。
7.人才匮乏
工业机器人顺应时代发展,行业前景广阔,然而,该领域人才供需失衡的矛盾正日益凸显。一方面是机器人厂商、系统集成商以及汽车加工制造业求贤若渴,另一方面是人才供给不足,难以满足企业用人需求。
究其原因,主要是相对近年来国内机器人产业所表现出来的爆发性发展态势,高校、职校等培训机构的课程设置仍然滞后,尽管一些机器人厂商提供相关培训,却存在品牌针对性过强,推广力度不足、配套设施不足以及培训网点有限等短板,难以达成系统的教学流程,尚不能与全国各地求学者的需要很好地契合,导致众多有志投身机器人行业者求学无门。(以上内容来自中国传动网)
❷ 请教一下,工业机器人一般如何分类
粤为机器人培训学院解答:
①按臂部的运动形式分为四种。
直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动;
圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作;
球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩;
关节型的臂部有多个转动关节。
②按执行机构运动的控制机能,又可分点位型和连续轨迹型。
点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位,适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业;
连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动,适用于连续焊接和涂装等作业。
③按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。
编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种:一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒),将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍;另一种是由操作者直接领动执行机构,按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。
❸ 工业机器人的选型办法,如何选择自己需要的机器人
你先得提出所需要的技术要求呀,就是一些具体的指标。
如是生产线上用的机器人,总得跟上生产节拍呀。
❹ 工业机器人的选型,需要注意的几个特点和标准
1. 应用场合
首先,最重要的源头是评估导入的机器人,是用于怎样的应用场合以及什么样的制程。
若是应用制程需要在人工旁边由机器协同完成,对于通常的人机混合的半自动线,特别是需要经常变换工位或移位移线的情况,以及配合新型力矩感应器的场合,协作型机器人(Cobots)应该是一个很好的选项。
如果是寻找一个紧凑型的取放(Pick & Place)料机器人,你可能想选择一个水平关节型机器人(Scara)。
如果是寻找针对小型物件,快速取放的场合,并联机器人(Delta)最适合这样的需求。
2.有效负载
有效负载是,机器人在其工作空间可以携带的最大负荷。从例如3Kg到1300Kg不等。
如果你希望机器人完成将目标工件从一个工位搬运到另一个工位,需要注意将工件的重量以及机器人手爪的重量加总到其工作负荷。
另外特别需要注意的是机器人的负载曲线,在空间范围的不同距离位置,实际负载能力会有差异。
3.自由度(轴数)
机器人配置的轴数直接关联其自由度。如果是针对一个简单的直来直去的场合,比如从一条皮带线取放到另一条,简单的4轴机器人就足以应对。
但是,如果应用场景在一个狭小的工作空间,且机器人手臂需要很多的扭曲和转动,6轴或7轴机器人将是最好的选择。
轴数一般取决于该应用场合。应当注意,在成本允许的前提下,选型多一点的轴数在灵活性方面不是问题。这样方便后续重复利用改造机器人到另一个应用制程,能适应更多的工作任务,而不是发现轴数不够。
机器人制造商倾向于使用各自略有不同的轴或关节命名。基本上,第一关节(J1)是最接近机器人底座的那个。接下来的关节称为J2,J3,J4和依此类推,直到到达手腕末端。而其他的Yaskawa/Motoman公司则使用字母命名他们机器人的轴。
4.最大作动范围
当评估目标应用场合的时候,应该了解机器人需要到达的最大距离。选择一个机器人不是仅仅凭它的有效载荷-也需要综合考量它到达的确切距离。每个公司都会给出相应机器人的作动范围图,由此可以判断,该机器人是否适合于特定的应用。
机器人的水平运动范围,注意机器人在近身及后方的一片非工作区域。
机器人的最大垂直高度的量测是从机器人能到达的最低点(常在机器人底座以下)到手腕可以达到的的最大高度的距离(Y)。最大水平作动距离是从机器人底座中心到手腕可以水平达到的最远点的中心的距离(X)。
5.重复精度
同样的,这个因素也还是取决于你的应用场合。重复精度可以被描述为机器人完成例行的工作任务每一次到达同一位置的能力。
一般在±0.05mm到±0.02mm之间,甚至更精密。例如,如果需要你的机器人组装一个电子线路板,你可能需要一个超级精密重复精度的机器人。如果应用工序是比较粗糙,比如打包,码垛等,工业机器人也就不需要那么精密。
另外一方面,组装工程的机器人精度的选型要求,也关联组装工程各环节尺寸和公差的传递和计算,比如:来料物料的定位精度,工件本身的在治具中的重复定位精度等。
这项指标从2D方面以正负’±’表示。事实上,由于机器人的运动重复点不是线性的而是在空间3D运动,该参数的实际情况可以是在公差半径内的球形空间内任何位置。
当然,现在的配合现在的机器视觉技术的运动补偿,将减低机器人对于来料精度的要求和依赖,提升整体的组装精度。
6.速度
这个参数与每一个用户息息相关。事实上,它取决于在该作业需要完成的Cycle Time。规格表列明了该型号机器人最大速度,但我们应该知道,考量从一个点到另一个点的加减速,实际运行的速度将在0和最大速度之间。这项参数单位通常以度/秒计。有的机器人制造商也会标注机器人的最大加速度。
7.本体重量
机器人本体重量是设计机器人单元时的一个重要因素。如果工业机器人必须安装在一个定制的机台,甚至在导轨上,你可能需要知道它的重量来设计相应的支撑。
8.刹车和转动惯量
基本上每个机器人制造商提供他们的机器人制动系统的信息。有些机器人对所有的轴配备刹车,其他的机器人型号不是所有的轴都配置刹车。要在工作区中确保精确和可重复的位置,需要有足够数量的刹车。
另外一种特别情况,意外断电发生的时候,不带刹车的负重机器人轴不会锁死,有造成意外的风险。
同时,某些机器人制造商也提供机器人的转动惯量。其实,对于设计的安全性来说,这将是一个额外的保障。你可能还注意到不同轴上的适用的扭矩。例如,如果你的动作需要一定量的扭矩以正确完成工作,你需要检查,在该轴上适用的最大扭矩是否正确的。如果选型不正确,机器人则可能由于过载而Down机。
9. 防护等级
根据机器人的使用环境,选择达到一定的防护等级(IP等级)的标准。一些制造商提供相同的机械手针对不同的场合不同的IP防护等级的产品系列。
如果机器人在与生产食品相关的产品,医药、医疗器具,或易燃易爆的环境中工作时,IP等级会有所不同。
一般如, 标准:IP40,油雾:IP67,清洁ISO等级:3 。
❺ 工业机器人一般如何分类
工业机器人按执行机构运动的控制机能,可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位,适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业;连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动,适用于连续焊接和涂装等作业。
按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种:一种是由操作者用手动控制器,将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍;另一种是由操作者直接领动执行机构,按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时,工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时,控制系统从程序存储器中检出相应信息,将指令信号传给驱动机构,使执行机构再现示教的各种动作。
示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人,能在较为复杂的环境下工作;如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能,即成为智能型工业机器人。
移动机器人是工业机器人的一种类型,具有计算机控制,具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能,它可广泛应用于机械、电子、卷烟、医疗、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能,同时可在车站、机场中作为运输工具。
粤为工业机器人培训学院解答
❻ 工业机器人的发展分哪三代,各自有什么特点
工业机器人分哪三代不清楚,机器人减速机分哪三代我清楚。
第一代日本纳博特斯克的RV构型减速机,为德国人发明的后来把专利卖给日本。
第二代斯洛伐克spinea的轴承构型减速机,欧洲生产,中国没有工厂。
第三代中德合作上海Qibot奇步的并联行星构型减速机,高精度重载,目前最先进。
❼ 工业机械手和工业机器人的区别
根据应用领域的不同,目前我国的机器人主要有三种,即工业机器人,服务机器人和特种机器人。
❽ 工业机器人有多少个分类
以下是工业机器人分类,请参考:
1、平面多关节机器人(SCARA robots): 在一个平面上,有两个平行旋转关节工作的机器人(参见下图)。
2、多关节型机器人(Articulated robots): 有三个以上旋转关节的机器人(参见下图)。
3、坐标机器人(坐标、直角、线性)(Cartesian, gantry, linear robots): 沿着X、Y、Z轴线性运动的机器人(直角坐标机器人参见下图)。
4、圆柱坐标型机器人(Cylindrical robots): 轴能够形成圆柱坐标系的机器人。
5、并联机器人(Parallel robots):手臂具有并行棱柱或旋转关节的机器人(参见下图)。
6、工厂物流机器人(AGV robots): 采用自动或人工方式装卸货物,按设定的路线自动行驶或牵引着载货台车至指定地点,再用自动或人工方式装卸货物的机器人。
7、其他机器人(Other robots): 不属于上述类别的机器人。