Posljednjih su godina multinacionalni robotski divovi lansirali industrijske robote sa sedam osi jednog za drugim kako bi osvojili nova tržišta visoke klase. To je potaknulo naše dublje razmišljanje o industrijskim robotima sa sedam osi. Koje jedinstvene tehničke prednosti ima, koje su poteškoće u istraživanju i razvoju?
Koliko bi osi trebali imati industrijski roboti?
Trenutno se industrijski roboti naširoko koriste u raznim industrijama, ali također smo otkrili da industrijski roboti ne samo da imaju različite oblike, već imaju i različite osi. Osovina tzv. industrijskog robota može se objasniti stručnim terminom stupanj slobode. Ako robot ima tri stupnja slobode, može se slobodno kretati duž x, y i z osi, ali se ne može naginjati ili rotirati. Kada se broj osi robota poveća, to znači veću fleksibilnost za robota. Dakle, koliko bi osi trebao imati industrijski robot?
Robot s tri osi naziva se i kartezijanski ili kartezijanski robot. Njegove tri osi omogućuju robotu kretanje duž tri osi. Ovaj se robot općenito koristi za jednostavne zadatke rukovanja.
slika
Robot s četiri osi može rotirati duž x, y i z osi. Za razliku od robota s tri osi, on ima četvrtu os koja se pomiče neovisno. Općenito govoreći, SCARA robot se može smatrati robotom s četiri osi.
slika
Petosna je konfiguracija mnogih industrijskih robota. Ovi roboti mogu rotirati kroz tri svemirska kruga x, y i z. U isto vrijeme, mogu se osloniti na os na bazi kako bi ostvarili akciju okretanja, a os koja se može fleksibilno rotirati rukom povećava njegovu fleksibilnost.
slika
Robot sa šest osi može prolaziti kroz osi x, y i z, a svaka se os može neovisno okretati. Najveća razlika u odnosu na robota s pet osi je što postoji još jedna os koja se može slobodno okretati. Predstavnik robota sa šest osi je Universal Robots. Kroz plavi poklopac na robotu možete jasno izračunati broj osi robota.
slika
Robot sa sedam osi, također poznat kao redundantni robot, ima dodatnu os u usporedbi s robotom sa šest osi koja omogućava robotu da izbjegne određene specifične ciljeve, olakšavajući krajnjem efektoru da dosegne određeni položaj, a može se fleksibilniji za prilagodbu određenim posebnim radnim okruženjima.
Kako se broj osi povećava, tako raste i fleksibilnost robota. Međutim, u trenutnoj industrijskoj primjeni najviše se koriste troosni, četveroosni i šestosni industrijski roboti. To je zato što u nekim primjenama nije potrebna velika fleksibilnost, dok su troosni i četveroosni roboti isplativiji, a troosni i četveroosni roboti također imaju veliku prednost u brzini.
U budućnosti, u 3C industriji koja zahtijeva visoku fleksibilnost, industrijski roboti sa sedam osi imat će gdje igrati. Sa svojom sve većom preciznošću, zamijenit će ručno sastavljanje preciznih elektroničkih proizvoda kao što su mobilni telefoni u bliskoj budućnosti.
Industrijski roboti sa sedam osi bolji su od industrijskih robota sa šest osi
Gdje je snaga?
S tehničkog stajališta, koji su problemi s industrijskim robotima sa šest osi, a koja je snaga industrijskih robota sa sedam osi?
(1) Poboljšati kinematičke karakteristike
U problemu kinematike robota, tri problema čine kretanje robota vrlo ograničenim.
Prva je singularna konfiguracija. Kada je robot u singularnoj konfiguraciji, njegov krajnji efektor se ne može kretati u određenom smjeru ili primijeniti moment, tako da singularna konfiguracija uvelike utječe na planiranje gibanja.
slika
Singularnost se javlja kada su šesta i četvrta os robota sa šest osi kolinearne
Drugi je da pomak zgloba prelazi granicu. U stvarnoj radnoj situaciji, kutni raspon kretanja svakog zgloba robota je ograničen, a idealno stanje je plus ili minus 180 stupnjeva, ali mnogi zglobovi to ne mogu. Osim toga, robot sa sedam osi može izbjeći pretjerano kretanje kutne brzine, tako da se kutna brzina ravnomjernije raspoređuje.
slika
Raspon kretanja i maksimalna kutna brzina svake osi SIASUN robota sa sedam osi
Treća je prisutnost barijera u radnom okruženju. U industrijskom okruženju u mnogim prilikama postoje razne prepreke iz okruženja, a tradicionalni šestosni robot ne može samo promijeniti položaj krajnjeg mehanizma bez promjene položaja krajnjeg mehanizma.
(2) Poboljšati dinamičke karakteristike
Za robota sa sedam osi, korištenje njegovih redundantnih stupnjeva slobode ne samo da može postići dobre kinematičke karakteristike kroz planiranje putanje kretanja, već također možemo koristiti njegovu strukturu za postizanje najboljih dinamičkih performansi.
Robot sa sedam osi može realizirati preraspodjelu okretnog momenta zgloba, što uključuje statičku ravnotežu robota, odnosno sila koja djeluje na kraj, kroz određeni algoritam izračunava koliku silu nosi svaki zglob. Za tradicionalnog robota sa šest osi, sila svakog zgloba je određena, a njezina raspodjela može biti vrlo nerazumna. Ali za robota sa sedam osi, možemo prilagoditi zakretni moment svakog zgloba putem upravljačkog algoritma, tako da slaba karika podnosi što je moguće manji zakretni moment, tako da je raspodjela zakretnog momenta cijelog robota relativno ujednačena i razumnija.
(3) Tolerancija na pogreške
Kada robot zakaže, ako zglob zakaže, tradicionalni robot sa šest osi ne može nastaviti dovršavati posao, dok robot sa sedam osi može nastaviti normalno raditi ponovnim podešavanjem brzine zgloba u kvaru (tolerancija kinematičke pogreške) i preraspodjelom momenta spoja s kvarom (dinamička tolerancija na kvar).
Industrijski roboti sa sedam osi međunarodnih divova
Bez obzira na perspektivu proizvoda ili primjene, industrijski roboti sa sedam osi još su u početnoj fazi razvoja, ali veliki proizvođači promoviraju srodne proizvode na velikim izložbama. Zamislivo je da su još uvijek vrlo optimistični u pogledu svog budućeg razvojnog potencijala.
- Kuka LBR iiwa
U studenom 2014. KUKA je prvi put objavila KUKA-in prvi lagani osjetljivi robot LBRiiwa sa sedam stupnjeva slobode na izložbi robota na Kineskom međunarodnom sajmu industrije.
LBRiiwa robot sa sedam osi dizajniran je na temelju ljudske ruke, što u kombinaciji s integriranim sustavom senzora daje laganom robotu programabilnu osjetljivost i čini ga vrlo preciznim. Sve osi LBRiiwa sa sedam osi opremljene su funkcijama detekcije sudara visokih performansi i integriranim senzorima zakretnog momenta zglobova za postizanje suradnje čovjeka i stroja.
slika
Dizajn sa sedam osi čini ovaj KUKA proizvod vrlo fleksibilnim i lako svladava prepreke. Struktura robota LBRiiwa dizajnirana je od aluminijskog materijala, a njegova vlastita težina je samo 23,9 kg. Dolazi u dvije nosivosti, 7 kg i 14 kg, što ga čini prvim laganim robotom s nosivošću većom od 10 kg.
- ABB YuMi
Dana 13. travnja 2015., ABB je službeno lansirao YuMi, prvog svjetskog industrijskog robota s dvije ruke koji istinski ostvaruje suradnju čovjeka i stroja, na tržište na sajmu Hannover Messe u Njemačkoj.
slika
Svaki pojedinačni krak YuMi ima sedam stupnjeva slobode, a težina tijela je 38 kg. Opterećenje svake ruke je 0.5 kg, a točnost ponovnog pozicioniranja može doseći 0.02 mm, tako da je posebno pogodan za sastavljanje malih dijelova, robe široke potrošnje, igračaka i drugih područja. Od preciznih dijelova mehaničkih satova, do obrade mobilnih telefona, tablet računala i dijelova stolnih računala, YuMi nije problem, a to samo odražava izvrsne karakteristike ovog redundantnog robota, kao što su prošireni radni prostor, fleksibilnost, agilnost, i preciznost.
- Yaskawa Motoman SIA
Yaskawa Electric, poznati proizvođač robota u Japanu i jedna od "četiri obitelji", također je izdao razne proizvode robota sa sedam osi. Među njima, roboti serije SIA lagani su i agilni roboti sa sedam osi, koji mogu pružiti fleksibilnost poput ljudske i brzo ubrzanje. Lagan i pojednostavljen dizajn ove serije robota čini ih idealnim za ugradnju u skučene prostore. Serija SIA može pružiti veliku nosivost (5 kg do 50 kg) i veliki radni raspon (559 mm do 1630 mm), što je vrlo pogodno za montažu, injekcijsko prešanje, inspekciju i druge operacije.
slika
Uz lagane robotske proizvode sa sedam osi, Yaskawa je također izdala robotski sustav za zavarivanje sa sedam osi. Njegov visoki stupanj slobode može zadržati najprikladniji položaj što je više moguće za postizanje visokokvalitetnih rezultata zavarivanja. Posebno je prikladan za unutarnje zavarivanje i postiže najbolji pristupni položaj. Štoviše, proizvod se može složiti u velikoj gustoći i lako je izbjeći smetnje s osovinom i obratkom, pokazujući svoju izvrsnu funkciju izbjegavanja prepreka.
- Nachi Fujiko PrestoMR20
Već krajem 2007. Nachi Fujikoshi razvio je robota sa sedam stupnjeva slobode "PrestoMR20". Usvajanjem dizajna sa sedam osi, robot može obavljati složenije tijekove rada i kretati se u uskim radnim područjima poput ljudske ruke. Osim toga, okretni moment prednjeg dijela (zglobnog zgloba) robota povećao se na otprilike dvostruko više od originalnog tradicionalnog robota sa šest osi. Okretni moment standardne konfiguracije je 20 kg. Postavljanjem opsega kretanja može nositi predmete do 30 kg. Radni raspon doseže 1260 mm, a točnost ponavljanja pozicioniranja je 0,1 mm. Usvajanjem strukture sa sedam osi, MR20 može raditi sa strane stroja prilikom odabiranja i postavljanja obradaka na stroj. Kao rezultat, radna učinkovitost kao što je prethodna priprema i održavanje može se poboljšati. Prostor između alatnih strojeva može se smanjiti na manje od polovine u odnosu na konvencionalne robote sa šest osi.
slika
Osim toga, Nachi Fujikoshi je izdao i dva industrijska robota, MR35 (s opterećenjem od 35 kg) i MR50 (s opterećenjem od 50 kg), koji se mogu koristiti u malim prostorima i mjestima s preprekama.
- OTC industrijski robot sa sedam osi
Japanska grupa DAIHEN lansirala je najnovije robote sa sedam osi (FD-B4S, FD-B4LS, FD-V6S, FD-V6LS, FD-V20S). Zbog rotacije sedme osi, oni mogu ostvariti radnju uvijanja poput ljudskog zgloba, i mogu ostvariti zavarivanje dulje od jednog tjedna; osim toga, robot sa sedam osi (FD-B4S, FD-B4LS) ima kabele za zavarivanje ugrađene u tijelo robota, tako da nema potrebe brinuti o smetnjama između robota, uređaja za zavarivanje i obratka tijekom operacije učenja , kretanje je vrlo glatko, a poboljšan je i stupanj slobode položaja pri zavarivanju.
- Baxter i Sawyer, Rethink Robotics
Rethink Robotics je pionir kolaborativnih robota. Među njima, prvi razvijeni robot s dvije ruke Baxter ima sedam stupnjeva slobode za obje ruke, a maksimalni radni domet jedne ruke je 1210 mm. Baxter može raditi s dva različita zadatka u isto vrijeme kako bi se povećala primjenjivost ili obraditi isti zadatak u stvarnom vremenu kako bi se povećao učinak.
Predstavljen prošle godine, Sawyer je jednoruki robot sa sedam osi koji koristi iste serijske elastične aktuatore za svoje fleksibilne zglobove, ali su aktuatori za njegove zglobove redizajnirani kako bi bili manji. Zbog dizajna sa sedam osi i proširenja radnog raspona na 100 mm, može obavljati zadatke s većim opterećenjem. Teret može doseći 4 kg, što je mnogo više od 2,2 kg nosivosti robota Baxter.
slika
- Yamaha sedmoosni robot serije YA
U 2015. Yamaha je lansirala tri robota sa sedam osi, "YA-U5F", "YA-U10F" i "YA-U20F", a sve ih pokreće i kontrolira novi kontroler "YA-C100".
7-Robot osi ima E-os ekvivalentnu ljudskom laktu, tako da može slobodno obavljati radnje kao što su savijanje, uvijanje i istezanje. Čak i u uskim prostorima gdje je robotima s manje od 6 osi teško izvoditi operacije, operacije i instalacije mogu se glatko dovršiti. Također omogućuje niske položaje u čučnju i pokrete oko stražnje strane jedinice. Usvojen je šuplji aktuator, a kabel uređaja i crijevo za zrak ugrađeni su u ruku robota, tako da ne smeta okolnoj opremi, te se može ostvariti kompaktna proizvodna linija.
Osim toga, Tajvanski centar za istraživanje i razvoj preciznih strojeva također je razvio prototip robota s dvije ruke i sedam osi, za koji se očekuje da će pomoći tajvanskim tvrtkama u stvaranju moćnog alata za proizvodnju 3C elektronike i smanjiti tehnološki jaz između domaćih i stranih zemljama.
Domaći robot sa sedam osi je ovdje
Možete li postići pretjecanje u zavoju?
Istraživanje i razvoj kineskog industrijskog robota sa sedam osi započelo je ranih 1990-ih. U to je vrijeme vođa projekta bio Zhang Qixian, pokojni poznati stručnjak za robotiku u mojoj zemlji i akademik Kineske inženjerske akademije. Jedan od glavnih doprinosa akademika Zhang Qixiana bio je dovršetak razvoja prototipa redundantnog robota sa sedam stupnjeva slobode.
Krajem 1980-ih, zbog izuzetno teškog razvoja, vrlo malo zemalja u svijetu razvilo je redundantne prototipove robota sa sedam stupnjeva slobode. Akademik Zhang Qixian predvodio je istraživački tim da dovrši razvoj prvog prototipa redundantnog robota sa sedam stupnjeva slobode krajem 1993. nakon nekoliko godina napornog rada, te je prošao prihvaćanje projekta "863" i ministarstvo procjena u jednom trenutku.
slika
Tipična suvišna ruka
Iako je moja zemlja postigla određena postignuća u robotima redundantnog stupnja slobode, ona uglavnom ostaje na razini akademskih radova, izvješća o znanstvenim istraživanjima i eksperimentalnih prototipova i nije postigla pravi razvoj proizvoda. To nedvojbeno ograničava tempo robotskih proizvoda moje zemlje koji se kreću prema vrhunskoj industrijalizaciji.
Kao vodeće poduzeće domaćih industrijskih robota, SIASUN je preuzeo vodstvo u izdavanju prvog domaćeg industrijskog robota sa sedam osi na sajmu industrije 2015. Vlastita težina je 29 kg, opterećenje je 5 kg, točnost ponavljanja pozicioniranja može doseći 0,02 mm, a radni radijus može doseći 800 mm. Ima funkcije kao što su brza konfiguracija, učenje trakcije, vizualno navođenje i otkrivanje sudara. Posebno je prikladan za fleksibilne proizvodne linije s kompaktnim rasporedom i visokom preciznošću te zadovoljava potrebe industrijskih operacija kao što su precizna montaža, pakiranje proizvoda, brušenje, ispitivanje i utovar i istovar alatnih strojeva.
slika
Trenutačno velika većina tvrtki za industrijske robote u mojoj zemlji još nije objavila proizvode industrijskih robota sa sedam osi. Neki od njih rekli su da razvijaju srodne proizvode, a srodni proizvodi će se pojaviti tijekom ove godine, dok su neke druge tvrtke izrazile zabrinutost zbog proizvoda industrijskih robota sa sedam osi, ali još nisu planirale dizajnirati i razviti srodne proizvode.
robotska industrija moje zemlje postigla je velik napredak u teoretskom istraživanju industrijskih robota sa sedam osi, ali još uvijek postoji veliki jaz u odnosu na inozemstvo u smislu komercijalnih proizvoda. Razlog je uglavnom u sljedeća dva aspekta:
Prvo, sposobnost neovisne inovacije je slaba. U nedostatku originalnih postignuća i inovativnih koncepata temeljnih i ključnih tehnologija, cjelokupna tehnologija industrijskih robota moje zemlje zaostaje više od deset godina za naprednom razinom stranih zemalja.
Drugo, profitabilnost poduzeća je niska, a sredstva za istraživanje i razvoj nedostaju. Nedostatak tehnologije temeljnih komponenti doveo je do visokih troškova proizvodnje za poduzeća, a strani proizvođači su smanjivali cijene jedan za drugim. U 2015. više od 70 posto ontoloških poslova poduzeća bilo je u gubitku.
Prema riječima stručnjaka, jaz između ukupne tehnologije industrijskih robota u mojoj zemlji i stranim zemljama veći je od deset godina. Pojava domaćih industrijskih robota sa sedam osi pokazuje da se naše istraživanje i razvoj tehnologije industrijskih robota ubrzava, ali trebali bismo imati jasno razumijevanje da postoji pravi jaz. Ako želimo pretjecati u zavoju, moramo što prije prevladati osnovne tehničke poteškoće. U isto vrijeme, također moramo obratiti pozornost na istraživanje i razvoj tehnologija sljedeće generacije kao što su umjetna inteligencija, percepcija, prepoznavanje, pogon i kontrola.
