工業(yè)機(jī)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(jī)器人產(chǎn)業(yè)在國際上被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)成為世界各國搶占未來經(jīng)濟(jì)科技制高點(diǎn)的國家戰(zhàn)略?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件制造業(yè)、機(jī)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(lǐng)域。作為先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，工業(yè)機(jī)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(biāo)志。
機(jī)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(jī)、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(jī)器人整機(jī)。控制系統(tǒng)向開放化、高集成度方向發(fā)展，將采用PC機(jī)的開發(fā)型控制系統(tǒng)，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)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(jī)器人采用位置、速度、加速度、力覺等傳感器，遙控機(jī)器人則采用視覺、聲音、力覺、觸覺等多傳感器融合技術(shù)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制。另外，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人將日趨智能，自主學(xué)習(xí)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(jī)器人運(yùn)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(yīng)、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(yīng)機(jī)械共振抑制技術(shù)、自適應(yīng)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(jī)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(jī)器人整機(jī)領(lǐng)域，發(fā)那科、庫卡、ABB、安川四大企業(yè)是全球市場絕對的強(qiáng)者。另外，工業(yè)機(jī)器人的使用效益是通過高可靠性實(shí)現(xiàn)的，其涉及材料、設(shè)計、采購、加工、裝備、檢測、老化試驗(yàn)、技術(shù)維護(hù)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(diǎn)
西門子(中國)公司數(shù)字化工廠集團(tuán)運(yùn)動控制部伺服電機(jī)產(chǎn)品經(jīng)理曹躍宇
伺服電機(jī)需精確定位和快速響應(yīng)
伺服電機(jī)作為機(jī)器人的“肌肉”，必須能夠精確定位，快速響應(yīng)。為了能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)定位，在電機(jī)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(jī)的額定轉(zhuǎn)速都在每分鐘幾千轉(zhuǎn)，而機(jī)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(jī)的輸出能力，提升機(jī)械穩(wěn)定性，可在伺服電機(jī)與機(jī)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(jī)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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