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微型驱动系统能否托起协作机器人快速转型升级

振动传感器 2020-09-23 33 0

当前,数字技术开始由消费领域向生产领域、由虚拟经济向实体经济延伸,正在重新定义生产链条,自动化、数字化和智能化的新制造呼之欲出。新一轮科技革命和产业变革正前所未有地催生出了大量的新业态、新产业、新模式,机器人正在经历从“机器”人的转变,协作机器人作为“智造”升级的工具,进入发展快车道,中国市场成必争之地。其高速增长背后有两大助推力:已是人口老龄化问题越发严峻,劳动力流失带来不断增长的人力成本;其次是国家在政策与资本上给予很大的支持,加快了人工智能技术的发展,使协作机器人市场在中国能够蓬勃发展。

另一方面协作机器人是一种被设计成能与人类工人一起协作、近距离互动的机器人。当前主流的协作机器人都采用“模块化”思想的关节设计,采用直驱电机+谐波减速器的方式,每个关节的内部结构基本一致,只是大小不太一样。每一个关节中都包含了电机、伺服驱动、谐波减速器、电机端编码器、关节端位置传感器和力矩传感器,电机和减速器等。国内自动化生产线中,现在的零部件都是用高精度的协作机器人机械手加工,但是在装配时,多数时候仍需要人类亲力亲为,而协作机器人机械手和人融合将能解决这一问题。要做到人与协作机器人机械手的融合,就要把人的符号化能力、学习能力、预见能力、自我调节能力、逻辑推理能力与协作机器人的精准、力量、重复能力、作业时间、环境耐受力结合在一起。深圳市兆威机电股份有限公司(以下简称“兆威”)在微型驱动系统方面,为制造业产业转型升级和持续发展提供了基础和可能。

协作机器人智能化,即让机器人有感觉、有知觉,能够迅速、准确地检测及判断各种复杂的信息。随着执行与控制、自主学习与智能发育等技术进步,机器人将从预编程、示教再现控制、直接控制、遥操作等被操纵作业模式,逐渐向自主学习、自主作业方向发展。兆威通过标准化的机械手传动系统驱动模块组装制造协作机器人的关节、视觉等传动组件。微型传动系统驱动结构可以改变协作机器人结构去提升协作机器人的作业精度、改善协作机器人的作业环境以适应工作强度高、环境复杂作业的需求。协作机器人关键零部件包括精密减速器、伺服电机及驱动、控制器等,是价值链中利润关键点,机器人制造企业与其上游零部件企业的关系呈现出供应商垄断型特殊形态。协作机器人所用于传动形式的齿轮的模数都介于0.15~0.5mm之间,属于小模数齿轮。对齿轮寿命要求也比较高,对噪音更敏感。兆威在设计协作机器人机械手传动系统的时候,重心放在齿轮参数优化,同时在减速器内部增加离合机构,当机器跌倒减速器受到外接冲击时,齿轮能得到保护。此外,该系统选用的电机齿轮回差小,输出级接近零侧隙啮合,行星轮既和太阳轮啮合又和内齿轮啮合,装配方便。

此外,在耐磨材料技术、加工工艺优化技术、润滑技术、装配技术、可靠性及寿命检测技术以及传动机理的探索中,兆威摸索研发了适合机器人应用的效率、低重量的系列化减速器(齿轮箱)。该机械手减速电机在结构、空间设计有严格的要求,在提高可靠性的同时,降低总成本,具有扭矩刚性大、振动小、耐冲击性强、承载能力大、小体积等特点,更好满足六自由度机器人的传动需,大大提了智能机器人感知与识别、机构与传动、控制与交互等方面的性能。可以说,微型驱动系统在一定程度上托起了协作机器人实现转型升级。试想一个机器人在工厂里整天不停地在同样大小的塑料板上钉四个精确的孔,这实际上在很多方面对人类工人有好处。它使工人免于从事一项连续而枯燥的工作,避免重复性劳损,并使他们有时间从事更复杂的工作,例如行政、管理或质量保证方面的工作。与此同时,机器人通过提高生产率、效率和质量,使企业受益。协作机器人技术确保了一致性和高质量的产品输出,这大大减少了原材料的浪费。因你的产品始终如一的高质量,客户的忠诚度和保留率将会提高。

智能制造重在发挥智能科技和制造业深度融合的“化学反应”。工业互联网作为新型基础设施的重要内容,可通过实现人、机、物的全面互联,打通从研发到市场的全价值链。尤其是实现智能制造过程中,人工智能等新技术融入先进制造技术后,可实现从产品设计到生产调度、故障诊断等各个环节的智能化驱动,在提高效率、降低成本同时实现个性化、定制化的生产制造,从而提升产品的科技溢价。在数字化车间,生产链条的各个环节进行积极的交互、协作与赋能,提高生产效率;在智能化生产线上,产业工人与协作机器人并肩工作,形成了人机协同的共生生态;而通过3D打印这一变革性技术,零部件可以按个性化定制的形状打印出来……软件更加智能,机器人更加灵巧,生产线更加“聪明”,网络服务更加便捷,生产方式不断优化,上下游资源加速整合。新一轮科技革命和产业变革的历史性交汇,为中国制造业转型升级提供了历史性机遇。高工机器人产业研究所(GGII)预计,未来几年协作机器人厂商数量的增速会相对放缓,到2023年中国市场协作机器人厂商数量在100家左右。伴随着新基建进程提速,工业互联网担负起传统制造业转型升级的重任,在人口老龄化加速与劳动力成本提升的背景下下智能工厂将是大势所趋下这也加速了工业机器人的普及进程。加快推进智能制造,是制造业升级的必然路径,也是形成更多新的增长点的有效途径。

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