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工业机器人的发展趋势和类型

来源:控制工程网2016.02.16阅读 4959

  国际机器人联盟(IFR)日前发布的一份报告显示www.cechina.cn,2016年全球工业机器人本体销量将达19.2万台。据悉,全球机器人贸易市场规模已达95亿美元,如包括相关软件、外围设备和系统工程在内,该市场规模则高达290亿美元。
  机器人应用正在扩展到越来越多的行业,包括3D打印、农业、装配、建筑、电子物流和仓储、生产制造、医药、采矿以及运输等很多其它行业都能看到机器人的身影。让机器人得以快速推广的原因之一是,在某个行业中的机器人设计革新以及终端执行器方面的应用经验,能够很容易被其它行业采用。


  现在有很多机器人竞赛,可以激发各个年龄段工程人员的灵感,从而促进机器人在教育、娱乐、服务功能和技术方面不断进步。在将机器人用于消防灭火、搜索和营救、危险区域的灾难预防(比如在人力无法到达的危险区域巡防并关闭阀门)等方面,已经投入大量的工作。
  在生产制造行业,安全和防范意识的提升,以及对于重复性劳动带来的伤害的重视,都成为工业机器人大行其道的助推力。
  机器人控制器变得越来越小,也不再那么封闭;甚至连可编程逻辑控制器(PLC)、可编程自动化控制器(PAC)、工业PC(IPC)、PC、嵌入式控制器以及来自于非机器人生产制造商的运动控制器都能控制机器人。

■ 安川机器人MPP3H是一款Delta机器人www.cechina.cn,主要用于包装、装盒、装配场合。MPP3H机器人配置有一个平行连接的手臂,由旋转轴直接驱动,这样可以简化设计,增加可靠性,其重复精度为±0.1mm。由于该机器人具有最小的安装区域和零体积,因此可以用于高密度安装,并且其工作范围大(600mm),工作负载能力为3公斤。图片来源:安川机器人

  机器人软件的10个发展趋势
  网络技术的发展,使得不同厂商的机器人和系统之间的通讯与协作更加容易,正逐步向智能工厂、工业物联网(IIoT)、工业4.0框架推进。以下10种方式,可以使机器人软件和机器人编程变得更容易:
  1.人工智能的应用,使得历史行为或下载的历史数据,可以帮助机器人更快的适应新的工况。
  2.越来越多的网络安全规定,被集成到机器人内部或周边控制工程网版权所有,这样可以确保不会引入恶意代码或者防止未经授权的远程控制。
  3.代表特定机器人运动的功能块,可以由软件供应商提供,并由最终用户、原始设备制造商、机器安装人员或系统集成商做进一步扩展。
  4.交互式感知输入和指令,可以来自终端执行器(工具或操作器)、传感器和其它设备与系统。机器视觉或射频识别芯片嵌入到工具中,可以增加自动化操作、预防差错、提高质量,同时还具有感知和补偿工具磨损的能力。
  5.开源程序,使得软件可以在由不同厂家生产的机器人上使用。
  6.Move-to-teach功能,使得某些机器人在引导下沿着特定线路前进,并在行进线路上学习。在行进的过程中,机器人可能会询问什么时间或A到C路径是否可接受,而不是机械地选择从A到B再到C。
  7.利用仿真软件,在软件中模拟机器人及其环境CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以在真正实施或采购前,对终端执行器、多个机器人或机器的组合、安全部件、任务、验证设计以及运行,进行完整的测试;
  8.从设计到运行,都可以以一种统一的流程,利用通用编程软件导入或使用机器人运动学规则。
  9.无线示教器,比有线的人机接口提供更多的移动性能。某些机器人软件可用于商业笔记本电脑。
  10.不需要写代码,根据流程图的下拉菜单、填写框以及提示信息,通过向导一步一步来指导机器人使用者,通过简单的编程就可完成设置。

■  Adept公司的eCobra 600 SCARA 4-轴机器人,手臂展开有600mm长,可以在同一个硬件平台上,通过3个层次来满足复杂的应用和产量要求。机器人内部的嵌入式控制,使其具有较为紧凑的系统体积,节省车间空间,降低了安装费用和复杂性。通过使用常见的梯形图和IEC61131-3的编程语言,降低了培训的成本。图片来源:Adept 技术公司

  工业机器人如何选型?
  工业机器人之间差别很大,可能包含的元件也不止一种。一个关节式机器人可以和龙门集成在一起,也可以和移动机器人结合在一起。本文为您介绍9种类型的工业机器人,通过比较不同类型机器人的功能区别,您可以根据不同的应用选择最适合的机器人。
  关节型机器人,由可旋转的肩膀、臂围、前臂和手腕组成。它们可以精确的放置小物件,还可以用于打包、码垛。
  直角坐标机器人,至少具有三轴线性控制,经组态后可用于重型操作(移动汽车本体)或精确操作(具体的表面设计)。
  协作机器人CONTROL ENGINEERING China版权所有,设计时配置了受力传感器或安全转速和力矩功能,这样可根据使用情况的不同进行调整,例如可工作在靠近人的区域而无需安全护罩。到目前为止,都采用有关节的机器人设计。传感器被用于传统的机器人,为转速或受力设置限值,这样当人靠近的时候,可以为其提供保护功能。技术的发展速度,要快于机器人安全测试和安全标准的发展。某些机器人可以使用两个手臂的配置,因为这样就可以利用类人的某些特性,从而可以更好的适应现有过程,而不需要为传统机器人重新设计工艺。

■  Rethink 公司推出的Sawyer机器人是一款协作机器人。它重19公斤,有效载荷为4 公斤,有7个自由度,伸展开来有1米,这样可以伸入到不同工作单元。安装在每个关节上的高分辨率的力量感知装置,使其能够满足公司所需的运动控制要求。机器人可以“感觉”到进入固定装置或机器内部的途径。利用嵌入式视觉系统,自适应精度使其可以在半结构化的环境中有效地运行。图片来源:Rethink机器人公司

  Delta机器人,是高速平行四边形机器人,可以实现顶部装载和横向进给,主要用于包装、制药、装配和洁净室使用。
  无人机,很多时候是远程控制的(所以不是真正的机器人),正逐步被应用于工业应用,比如,在危险区域、崎岖的地形、水下以及太空等地进行安全检查、监视和科学探险等工作。自主功能使这些移动机器人可以按照需求发回报告或者需求指令。
  龙门机器人,之所以被这么称呼,是因为需要安装一条直线导轨,通过位于顶部水平方向的移动来进入较大的工作区域。它可以为其它类型的机器人,比如安装在龙门机器人框架上的有关节机器人,来提供另外1轴或2轴的运动和移动性。用途包括抓取和放置、组装、设备管理以及其它功能。同样的理念,可以应用于垂直、环形(圆柱形)、或者极面(球形)布置。
  移动机器人,正在快速发展,因为传感器和导航技术、再加上先进算法(编程),已经大大提升了速度和灵活性,也许还可以集成其它的运动功能,以及自动导航技术。可用于材料运输、仓储、订单执行、服务以及设备维护。
  平行四边形机器人,由三个平行四边形以及由伺服马达或线性执行器驱动的旋转杠杆组成。它们经常被用于抓取和放置产品。
  SCARA机器人,其手臂在Z轴方向为刚性,在X-Y轴方向可以自由移动,经常执行组装操作。SCARA机器人比直角坐标机器人更快,而且体积较小,但是费用比较高。(作者:Mark T. Hoske)

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