Deutsch
Erstellt 09.11
Schlüsseltechnologie und Anwendung von Industrierobotern
1. Schlüsseltechnologien im Roboterkörperdesign
(1) Getriebestrukturdesign
Entwickeln Sie das Gesamtdesignkonzept, bestimmen Sie die Strukturkonfiguration des Roboters und führen Sie vorläufige Getriebestrukturdesigns, Komponentenstrukturdesigns und 3D-Modellierungen durch. Designer müssen über fundierte Kenntnisse gängiger Roboterstrukturkonfigurationen, standardmäßiger Getriebeprinzipien und -mechanismen sowie der Arten und Eigenschaften von Getrieben verfügen. Ausgeprägte strukturelle Designfähigkeiten und praktische Erfahrung sind unerlässlich.
(2) Getriebeauswahl
Ingenieure müssen ein gründliches Verständnis der Getriebetypen und Leistungsparameter haben und in der Lage sein, das geeignete Getriebe auszuwählen, zu berechnen und zu verifizieren. Auch die Prüfung und Validierung von Getrieben ist erforderlich, wobei Schlüsselparameter wie Geräusch, Vibration, Ausgangsdrehmoment, Torsionssteifigkeit, Umkehrspiel, Wiederholpositioniergenauigkeit und absolute Positioniergenauigkeit abgedeckt werden müssen.
Vibrationen vom Getriebe verursachen direkt Zittern des Endeffektors und verringern die Bahngenauigkeit des Roboters. Unter den vielen Ursachen für Getriebevibrationen ist Resonanz eines der häufigsten Probleme. Roboterhersteller müssen bewährte Methoden beherrschen, um Resonanz zu unterdrücken oder zu vermeiden.
(3) Motorauswahl
Ingenieure müssen ein umfassendes Verständnis der Betriebseigenschaften von Motoren haben und in der Lage sein, Motordrehmoment, Leistung und Trägheitsanpassung zu berechnen und zu verifizieren.
(4) Simulationsanalyse
Durchführung statischer und dynamischer Simulationsanalysen zur Überprüfung der Auswahl von Motoren und Getrieben, Prüfung der Festigkeit und Steifigkeit von Karosseriekomponenten, Reduzierung des Gesamtgewichts, Verbesserung der Betriebseffizienz und Senkung der Herstellungskosten. Modalanalyse des 3D-Modells und Berechnung der Eigenfrequenz sind wesentlich für die Identifizierung und Unterdrückung von Resonanzen.
(5) Zuverlässigkeitsdesign
- Das Strukturdesign folgt dem Prinzip des einfachsten praktikablen Designs;
- Für Gusskörper aus Eisen wird duktiles Gusseisen aufgrund seiner hervorragenden umfassenden mechanischen Eigenschaften verwendet; für Aluminiumguss werden hochfließfähige Gusslegierungen verwendet, die im Kokillengussverfahren hergestellt werden;
- Detaillierte Montageprozessanweisungen werden bereitgestellt, und während der Montage werden Tests auf Komponentenebene und Einzelachsentests durchgeführt;
- Nach der vollständigen Montage werden vollständige Leistungstests der Maschine und Dauerlauftests durchgeführt;
- Die Schutzart der gesamten Maschine wird optimiert und die Störfestigkeit des Schaltschranks erhöht, um einen zuverlässigen Betrieb in verschiedenen Arbeitsumgebungen zu gewährleisten.
2. Schlüsseltechnologien in Motor- und Servosystemen
(1) Motordesign
① Leichtbauweise
Für Roboteranwendungen sind Motorgröße und -gewicht äußerst sensible Parameter. Eine Schlüsseltechnologie besteht darin, die Effizienz von Servomotoren zu verbessern und Größe sowie Gewicht durch Forschung an hochleistungsfähigen magnetischen Materialien, integriertem Optimierungsdesign und fortschrittlichen Verarbeitungs- und Montagetechniken zu reduzieren.
② Hochgeschwindigkeitsfähigkeit
Wenn das Untersetzungsverhältnis nicht wesentlich angepasst werden kann, bestimmt die maximale Drehzahl des Motors direkt die Geschwindigkeit des Endeffektors und die Arbeitszykluszeit des Roboters. Darüber hinaus wirkt sich ein unzureichendes Drehzahlverhältnis negativ auf die Trägheitsanpassung aus. Daher ist die Erhöhung der maximalen Drehzahl des Motors eine kritische Technologie für Robotermotoren.
③ Direktantrieb & Hohlwellendesign
Mit der zunehmenden Reife und Verbreitung von kollaborativen Robotern steigt die Nachfrage nach leichten und kompakten Roboterstrukturen kontinuierlich. Die Entwicklung spezialisierter Robotermotoren – wie hochmomentige Direktantriebsmotoren und scheibenförmige Hohlwellenmotoren – stellt einen wichtigen Zukunftstrend dar.
(2) Servoantriebstechnik
① Schnelle Reaktion & präzise Positionierung
Die Servoreaktionszeit beeinflusst direkt die schnelle Start-Stopp-Leistung des Roboters, was wiederum die Gesamteffizienz und die Zykluszeit bestimmt.
② Sensorlose elastische Kollisionserkennung
Sicherheit ist ein kritischer Leistungsindikator für Roboter. Das Hinzufügen von Kraft- oder Drehmomentsensoren erhöht die strukturelle Komplexität und die Kosten. Die sensorlose elastische Kollisionstechnologie, basierend auf der Stromkopplungsbeziehung zwischen Encoder und Motor, kann die Robotersicherheit erhöhen, ohne die Körperstruktur zu verändern oder die Kosten zu steigern.
③ Integrierter Antrieb & Steuerung
Multi-Achsen-Antriebsintegrationstechnologie — mit Multi-Core-CPUs und kombinierter Antriebssteuerungsarchitektur — verbessert die Systemleistung und reduziert gleichzeitig Antriebsvolumen und Kosten.
④ Online-adaptive Ratterschutzunterdrückung
Die Auslegerstruktur von Industrierobotern neigt bei mehrachsigen koordinierten Bewegungen, Schwerlastbetrieb und schnellen Start-Stopp-Zyklen zu Rattern. Die Steifigkeit des Roboterkörpers muss auf die Servosteifigkeitsparameter des Motors abgestimmt sein – übermäßige Steifigkeit verursacht Vibrationen, während unzureichende Steifigkeit zu einer trägen Start-Stopp-Reaktion führt. Da die Robotersteifigkeit je nach Position, Haltung und Werkzeugbelastung variiert, kann ein fest voreingestellter Servosteifigkeitswert nicht alle Betriebsbedingungen erfüllen.
Die online-adaptive Ratterschutzunterdrückungstechnologie bietet eine intelligente Steuerungsstrategie, die keine manuelle Parametereinstellung erfordert und Steifigkeitsanpassung und Ratterunterdrückung ausgleicht, um Endeffektor-Zittern effektiv zu reduzieren und die Positioniergenauigkeit zu verbessern.
3. Schlüsseltechnologien der Steuerung
(1) Bewegungsberechnung & Trajektorienplanung
Fortschrittliche Algorithmen zur Bewegungsberechnung und optimalen Pfadplanung verbessern die Bewegungsgenauigkeit und Arbeitseffizienz des Roboters erheblich.
(2) Dynamische Kompensation
Allzweck-Industrieroboter weisen eine serielle Auslegerstruktur mit relativ geringer Steifigkeit, komplexen Bewegungsmustern und einer Neigung zu Verformung und Vibration während des Betriebs auf. Die Verbesserung der dynamischen Leistung und Bewegungsgenauigkeit erfordert, dass das Steuerungssystem ein dynamisches Modell zur Echtzeitkompensation erstellt, einschließlich:
- Schwerkraftkompensation
- Trägheitskompensation
- Reibungskompensation
- Kopplungskompensation
(3) Kalibrierungskompensation
Aufgrund von Fertigungstoleranzen und Montagefehlern weicht der tatsächliche Roboter unweigerlich vom theoretischen mathematischen Modell ab, was sowohl die TCP-Genauigkeit als auch die Bahngenauigkeit verringert. Dies ist besonders kritisch in Anwendungen wie Schweißen und Offline-Programmierung. Die Lösung besteht darin, die Modellparameter des Roboters zu erkennen und zu kalibrieren, um die Präzision wiederherzustellen.
(4) Umfassende Prozesspakete
Das Steuerungssystem muss eng auf reale technische Anwendungen abgestimmt sein. Neben kontinuierlichen System-Upgrades und Funktionserweiterungen ist es wesentlich, anwendungsspezifische Prozesspakete basierend auf industriellen Anforderungen zu entwickeln und zu verfeinern. Dieser Ansatz hilft, industrielles Prozess-Know-how aufzubauen, wodurch der Betrieb für Kunden bequemer, einfacher auszuführen und effizienter in der Produktion wird.
4. Wichtige Anwendungsszenarien
(1) Palettieren
In Fabriken verschiedener Branchen sind hochautomatisierte Palettierroboter weit verbreitet. Manuelles Palettieren ist arbeitsintensiv und körperlich anstrengend – die Arbeiter sind erheblicher körperlicher Belastung ausgesetzt und erzielen gleichzeitig eine relativ geringe Effizienz. Basierend auf den Eigenschaften der transportierten Objekte und ihren festgelegten Klassifizierungspunkten kann der Palettierroboter eine effiziente, kategorisierte Handhabung durchführen und dabei die Form und Integrität der Produkte bewahren. Dadurch können Verpackungsanlagen Stapelaufgaben mit Raten von Hunderten von Einheiten pro Stunde bewältigen, was eine entscheidende Rolle beim Entladen von Produktionslinien und bei Containerumschlagsvorgängen spielt.
(2) Schweißen
Schweißroboter führen in erster Linie automatisierte Schweißaufgaben aus. Verschiedene Branchen haben unterschiedliche Schweißanforderungen, was zur Entwicklung spezialisierter Schweißroboter geführt hat, darunter Punktschweißroboter, Lichtbogenschweißroboter und Laserschweißroboter. Die Automobilindustrie ist der größte und am weitesten verbreitete Nutzer von Schweißrobotern, wo diese Maschinen unübertroffene Vorteile bei Schweißschwierigkeit, Schweißvolumen und Konsistenz der Schweißqualität bieten.
(3) Montage
In der industriellen Produktion ist die Montage von Komponenten eine gewaltige Aufgabe, die traditionell einen erheblichen Arbeitsaufwand erfordert. Die manuelle Montage wurde aufgrund ihrer hohen Fehlerquote und geringen Effizienz allmählich durch Industrieroboter ersetzt. Die Entwicklung von Montagerobotern integriert mehrere Technologien, darunter Kommunikationstechnik, automatische Steuerung, optische Prinzipien und Mikroelektronik. Ingenieure programmieren den Roboter entsprechend dem spezifischen Montageprozess und setzen ihn für die vorgesehenen Montageaufgaben ein. Die bestimmenden Merkmale von Montagerobotern sind hohe Installationsgenauigkeit, außergewöhnliche Flexibilität und lange Lebensdauer. Angesichts der Komplexität und Präzision, die bei Montagearbeiten erforderlich sind, eignen sich diese Roboter besonders gut für die Montage elektronischer Komponenten und die Installation von Präzisionsteilen in der Automobilindustrie.
(4) Inspektion & Erkennung
Roboter, die mit mehrdimensionalen Wahrnehmungsfähigkeiten ausgestattet sind, können menschliche Arbeitskräfte in spezialisierten und gefährlichen Rollen ersetzen. Anwendungen umfassen:
- Inspektion von Hochrisikobereichen — nuklear kontaminierte Zonen, giftige Umgebungen und unbekannte Gefahrenbereiche;
- Erkennung unzugänglicher Stellen — interne Untersuchung der Patientenanatomie in medizinischen Einrichtungen, industrielle Fehlererkennung und Such- und Rettungseinsätze an Katastrophenorten wie Erdbebenzonen.
Kontakt
Hinterlassen Sie Ihre Informationen und wir werden Sie kontaktieren.
WhatsApp
Email
Contact