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揚州市昂立電氣有限公司
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工業(yè)機器人國內(nèi)外發(fā)展概況
2014-11-3 閱讀(1913)
工業(yè)機器人是一種程序可編，并且具有獨立控制系統(tǒng)，抓放工件或操縱工具的自動化機械裝置，是典型的機電一體化高科技產(chǎn)品。它在提高生產(chǎn)自動化水平、勞動生 產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動條件等方面的作用日益顯著，工業(yè)機器人代替人力勞動已成為必然趨勢。一般來講，機器人根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同可分為2大 類:一是串聯(lián)機器人，二是并聯(lián)機器人。串聯(lián)機器人因具有結(jié)構(gòu)簡單、工作范圍(負荷及幾何空間)大、占用空間小等優(yōu)點，而獲得廣泛應(yīng)用;并聯(lián)機器人由于具有 動作頻率快、定位精度高、剛度高等優(yōu)點，也越來越受到人們的關(guān)注。
國內(nèi)外發(fā)展概況
目前工業(yè)機器人有以下幾個發(fā)展趨勢:
①機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展;②控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展;③多傳感器融合配置技術(shù);④數(shù)字伺服驅(qū)動技術(shù);⑤視覺技術(shù);⑥網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)等。
從間比較來看，西歐與美國的地位大致相同，日本在應(yīng)用方面處于相對地位。目前不少國家都有自己的工業(yè)機器人標準和系列化產(chǎn)品，具有代表性的公司包括瑞典ABB、德國KUKA、日本FANUC以及意大利COMAU等。
在串聯(lián)機器人方面，搬運機器人已廣泛應(yīng)用于汽車零部件制造、汽車生產(chǎn)組裝、機械加工、電子電氣、橡膠及塑料、木材與家具制造等行業(yè)中。同時也應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、飲料、化工等行業(yè)的輸送、包裝、裝箱、搬運、碼垛等工序。
搬運機器人的軸數(shù)一般為6軸和4軸，以ABB公司產(chǎn)品為例，圖1為6軸IRB7600機器人，圖2為4軸IRB660機器人。
圖1 IRB7600機器人
圖2 IRB660機器人
其中6軸機器人主要用于各行業(yè)的重物搬運作業(yè)，尤其是重型夾具、車身的轉(zhuǎn)動、發(fā)動機的起吊等;4軸機器人由于軸數(shù)少，運動軌跡近于直線，所以速度明顯提高，特別適合高速包裝、碼垛等工序。
除了以上所述結(jié)構(gòu)外，還有一種名為SCARA的機器人，該機器人具有4個軸，可用于高速輕載的工作場合。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 SCARA機器人
高速并聯(lián)機器人一般以2～4個自由度居多，其中以Delta機械手為代表。1987年，瑞士Demaurex公司首先購買了Delta機構(gòu)的權(quán)并將其產(chǎn)業(yè)化，先后開發(fā)了Pack-Placer、Line-Placer、Top-placer和Presto等系列產(chǎn)品，主要用于巧克力、餅干、面包等食品的 包裝。1999年，ABB公司推出了圖4所示4自由度IRB340FlexPickerDelta機器人，并配置了Cognex公司的計算機視覺系統(tǒng)，用 于食品、醫(yī)藥和電子行業(yè)。該機器人末端加速度可達10g，每分鐘可完成150次抓取操作。目前ABB公司產(chǎn)品加速度可達15g，每分鐘抓取次數(shù)可達 180次。
圖4 FlexPicker機器人
在國內(nèi)，工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，目前已開發(fā)出弧焊、 點焊、搬運等機器人，但是從事機器人研發(fā)和應(yīng)用工程的單位相對較少，工業(yè)機器人的擁有量遠遠不能滿足需求，大量依靠國外引進。在串聯(lián)機器人方面，沈陽新松、上海昱莊等公司先后開發(fā)了用于搬運和碼垛的串聯(lián)機器人，但綜合性能和技術(shù)成熟度與國外產(chǎn)品尚存在一定差距。在高速并聯(lián)機器人方面，天津大學(xué)于 2001年在國內(nèi)開展關(guān)鍵技術(shù)研究與工程應(yīng)用工作。于2002年發(fā)明了一種稱為Diamond的二平動自由度高速并聯(lián)機器人，獲得多項，如圖5所 示。
圖5 2-DOF并聯(lián)機器人
此后，天津大學(xué)又發(fā)明了一種類Delta機構(gòu)機器人Delta-S，其結(jié)構(gòu)如圖6所示，并在醫(yī)藥和飲料包裝中進行了應(yīng)用。
圖6 Delta-S并聯(lián)機器人
前景與展望
我國各行業(yè)自動化生產(chǎn)線對搬運機器人需求旺盛，有明確的依托工程，市場風(fēng)險小。工業(yè)機器人作為裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)部件，國家長期關(guān)注，政策風(fēng)險小。在完成各類規(guī)格串并聯(lián)機器人開發(fā)基礎(chǔ)上，我們將繼續(xù)加大對機器人基礎(chǔ)研究的投入，積極尋找和開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，在獲得更多自主知識產(chǎn)權(quán)的同時，使機器人系列化、標準化，進而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。發(fā)揮自主研發(fā)較國外進口產(chǎn)品成本低、維護方便等優(yōu)點，把示范線的成功經(jīng)驗推廣到其它各行業(yè)中，為國產(chǎn)機器人產(chǎn)品在國內(nèi)乃至市場占有一席之地探索出一條成功之路。
