工業(yè)機器人：著力突破智能模塊
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skally 發(fā)布時間：2015-09-08 18:04:26
機器人產(chǎn)業(yè)在國際上被譽為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)成為世界各國搶占未來經(jīng)濟科技制高點的國家戰(zhàn)略。現(xiàn)在工業(yè)機器人已經(jīng)廣泛應用于汽車及汽車零部件制造業(yè)、機械加工業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料行業(yè)、食品工業(yè)等諸多領域。作為先進制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，工業(yè)機器人已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志。
機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化方向發(fā)展。例如，關(guān)節(jié)模塊中伺服電機、減速器、檢測系統(tǒng)三位一體化;由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊以重組方式構(gòu)造機器人整機?？刂葡到y(tǒng)向開放化、高集成度方向發(fā)展，將采用PC機的開發(fā)型控制系統(tǒng)，便于標準化、網(wǎng)絡化?？刂葡到y(tǒng)器件集成度將提高，控制柜越來越小巧。傳感器作用日益突出，裝配、焊接機器人采用位置、速度、加速度、力覺等傳感器，遙控機器人則采用視覺、聲音、力覺、觸覺等多傳感器融合技術(shù)進行環(huán)境建模及決策控制。另外，隨著機器學習等人工智能技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機器人將日趨智能，自主學習的同時還能自主挖掘大數(shù)據(jù)價值。
在伺服系統(tǒng)方面，機器人運動性質(zhì)的特殊性使伺服系統(tǒng)要具備高精度、高動態(tài)響應、高過載能力、高可靠性等特性。目前，國產(chǎn)伺服系統(tǒng)在功能、性能和工藝方面與國外產(chǎn)品相比仍然有一定差距，尤其是國內(nèi)沒有完全掌握自適應機械共振抑制技術(shù)、自適應低頻震動技術(shù)和慣量動態(tài)前饋技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。
在控制器方面，國內(nèi)機器人控制器所采用的硬件平臺和國外產(chǎn)品相比并沒有太大差距，現(xiàn)有差距主要體現(xiàn)在控制算法和二次開發(fā)平臺的易用性方面。
在工業(yè)機器人整機領域，發(fā)那科、庫卡、ABB、安川四大企業(yè)是全球市場絕對的強者。另外，工業(yè)機器人的使用效益是通過高可靠性實現(xiàn)的，其涉及材料、設計、采購、加工、裝備、檢測、老化試驗、技術(shù)維護等多個方面，投入大、周期長，這恰恰是國內(nèi)企業(yè)短板。
專家觀點
西門子(中國)公司數(shù)字化工廠集團運動控制部伺服電機產(chǎn)品經(jīng)理曹躍宇
伺服電機需精確定位和快速響應
伺服電機作為機器人的“肌肉”，必須能夠精確定位，快速響應。為了能夠準確地實現(xiàn)定位，在電機尾部安裝有高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，通過編碼器來檢測擺臂的空間幾何位置。一般伺服電機的額定轉(zhuǎn)速都在每分鐘幾千轉(zhuǎn)，而機器人的臂擺速度一般在幾轉(zhuǎn)或幾十轉(zhuǎn)。為了能夠充分利用伺服電機的輸出能力，提升機械穩(wěn)定性，可在伺服電機與機械臂之間安裝高精密的緊湊型減速箱，以提升輸出轉(zhuǎn)矩。擺臂旋轉(zhuǎn)一周，伺服電機需要旋轉(zhuǎn)幾十周甚至上百周。因此編碼器需要采用多圈絕對值編碼器才能有效監(jiān)測擺臂位置。
高效的路徑移動或空間定位，并不是一個靜態(tài)過程，而是一個動態(tài)過程。
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