Polski
Utworzono 09.11
Kluczowa technologia i zastosowanie robota przemysłowego
1. Kluczowe technologie w projektowaniu korpusu robota
(1) Projektowanie struktury przekładni
Opracowanie ogólnego schematu projektu, określenie konfiguracji strukturalnej robota oraz przeprowadzenie wstępnego projektowania struktury przekładni, projektowania struktury komponentów i modelowania 3D. Od projektantów wymaga się dogłębnej znajomości typowych konfiguracji strukturalnych robotów, standardowych zasad i mechanizmów przekładni, a także rodzajów i charakterystyk reduktorów. Niezbędna jest silna zdolność projektowania strukturalnego oraz doświadczenie praktyczne.
(2) Wybór reduktora
Inżynierowie muszą dokładnie rozumieć typy przekładni i parametry wydajności oraz być zdolni do wyboru, obliczania i weryfikacji odpowiedniej przekładni. Wymagane jest również testowanie i walidacja przekładni, obejmujące kluczowe parametry, w tym hałas, drgania, moment wyjściowy, sztywność skrętną, luz, powtarzalność pozycjonowania i dokładność pozycjonowania absolutnego.
Drgania pochodzące od przekładni bezpośrednio powodują drgania efektora końcowego i zmniejszają dokładność trajektorii robota. Wśród wielu przyczyn drgań przekładni rezonans jest jednym z najczęstszych problemów. Producenci robotów muszą opanować sprawdzone metody tłumienia lub unikania rezonansu.
(3) Dobór silnika
Inżynierowie muszą wszechstronnie rozumieć charakterystyki pracy silnika i być zdolni do obliczania i weryfikacji momentu obrotowego, mocy i dopasowania bezwładności silnika.
(4) Analiza symulacyjna
Przeprowadź statyczną i dynamiczną analizę symulacyjną, aby zweryfikować dobór silników i przekładni, sprawdzić wytrzymałość i sztywność elementów korpusu, zmniejszyć całkowitą masę, poprawić wydajność operacyjną i obniżyć koszty produkcji. Analiza modalna modelu 3D i obliczanie częstotliwości drgań własnych są niezbędne do identyfikacji i tłumienia rezonansu.
(5) Projektowanie niezawodności
- Projekt konstrukcji opiera się na zasadzie najprostszego możliwego rozwiązania;
- Odlewy korpusów z żeliwa wykorzystują żeliwo sferoidalne ze względu na jego doskonałe wszechstronne właściwości mechaniczne; odlewy aluminiowe wykorzystują wysokopłynne stopy odlewnicze produkowane metodą odlewania do form trwałych;
- Dostarczane są szczegółowe instrukcje procesu montażu, a podczas montażu przeprowadzane są testy na poziomie komponentów i pojedynczych osi;
- Po pełnym montażu przeprowadzane są kompleksowe testy wydajności całej maszyny oraz testy wytrzymałościowe;
- Ocena ochrony całej maszyny została zoptymalizowana, a odporność szafy elektrycznej na zakłócenia została zwiększona, aby zapewnić niezawodne działanie w różnych środowiskach pracy.
2. Kluczowe technologie w układach silnikowych i serwo
(1) Projektowanie silnika
① Projekt lekkiej konstrukcji
W zastosowaniach robotycznych rozmiar i waga silnika są niezwykle wrażliwymi parametrami. Kluczową technologią jest poprawa wydajności silników serwo oraz zmniejszenie rozmiarów i wagi poprzez badania nad wysokowydajnymi materiałami magnetycznymi, zintegrowanym projektowaniem optymalizacyjnym oraz zaawansowanymi technikami przetwarzania i montażu.
② Możliwość pracy z wysoką prędkością
Gdy przełożenie redukcji nie może być znacząco dostosowane, maksymalna prędkość silnika bezpośrednio determinuje prędkość efektora końcowego i czas cyklu pracy robota. Dodatkowo, niewystarczający stosunek prędkości negatywnie wpływa na dopasowanie bezwładności. Dlatego zwiększenie maksymalnej prędkości silnika jest krytyczną technologią dla silników robotycznych.
③ Napęd bezpośredni i konstrukcja z pustym wałem
Wraz z rosnącą dojrzałością i adopcją robotów współpracujących, zapotrzebowanie na lekkie i kompaktowe konstrukcje robotów stale rośnie. Rozwój specjalistycznych silników do robotów — takich jak silniki bezpośredniego napędu o wysokim momencie obrotowym i silniki tarczowe z pustym wałem — stanowi kluczowy trend na przyszłość.
(2) Technologia serwonapędów
① Szybka reakcja i precyzyjne pozycjonowanie
Czas reakcji serwonapędu bezpośrednio wpływa na wydajność szybkiego startu i zatrzymania robota, co z kolei determinuje ogólną wydajność pracy i czas cyklu.
② Bezsensorowa detekcja kolizji sprężystych
Bezpieczeństwo jest krytycznym wskaźnikiem wydajności robotów. Dodawanie czujników siły lub momentu obrotowego zwiększa złożoność strukturalną i koszty. Technologia bezsensorowej detekcji kolizji sprężystych, oparta na relacji sprzężenia prądowego między enkoderem a silnikiem, może zwiększyć bezpieczeństwo robota bez modyfikacji struktury korpusu lub zwiększania kosztów.
③ Zintegrowany napęd i sterowanie
Technologia integracji napędów wieloosiowych — wykorzystująca wielordzeniowe procesory i połączoną architekturę sterowania napędami — poprawia wydajność systemu, jednocześnie zmniejszając objętość i koszt napędu.
④ Adaptacyjne tłumienie drgań samowzbudnych online
Konstrukcja wspornikowa robotów przemysłowych jest podatna na drgania podczas wieloosiowego ruchu koordynowanego, pracy z dużym obciążeniem oraz szybkich cykli rozruchu i zatrzymania. Sztywność korpusu robota musi być dopasowana do parametrów sztywności serwo silnika — nadmierna sztywność powoduje wibracje, natomiast niewystarczająca sztywność skutkuje opóźnioną reakcją rozruchu i zatrzymania. Ponieważ sztywność robota zmienia się w zależności od pozycji, postawy i obciążenia narzędziem, stała, wstępnie ustawiona wartość sztywności serwo nie jest w stanie spełnić wymagań wszystkich warunków pracy.
Technologia adaptacyjnego tłumienia drgań samowzbudnych online zapewnia inteligentną strategię sterowania, która nie wymaga ręcznego dostrajania parametrów, równoważąc dopasowanie sztywności i tłumienie drgań samowzbudnych, aby skutecznie zmniejszyć drgania efektora końcowego i poprawić dokładność pozycjonowania.
3. Kluczowe technologie sterowania
(1) Rozwiązywanie ruchu i planowanie trajektorii
Zaawansowane algorytmy rozwiązywania ruchu i optymalnego planowania ścieżki znacznie poprawiają dokładność ruchu i wydajność pracy robota.
(2) Kompensacja dynamiczna
Uniwersalne roboty przemysłowe charakteryzują się szeregową konstrukcją wspornikową o stosunkowo niskiej sztywności, złożonymi wzorcami ruchu oraz skłonnością do odkształceń i drgań podczas pracy. Poprawa wydajności dynamicznej i dokładności ruchu wymaga, aby system sterowania ustanowił model dynamiczny do kompensacji w czasie rzeczywistym, obejmujący:
- Kompensacja grawitacji
- Kompensacja bezwładności
- Kompensacja tarcia
- Kompensacja sprzężenia
(3) Kompensacja kalibracji
Ze względu na tolerancje obróbki i błędy montażu, rzeczywisty robot nieuchronnie odbiega od teoretycznego modelu matematycznego, co zmniejsza zarówno dokładność TCP, jak i dokładność trajektorii. Jest to szczególnie istotne w zastosowaniach takich jak spawanie i programowanie offline. Rozwiązanie polega na wykrywaniu i kalibracji parametrów modelu robota w celu przywrócenia precyzji.
(4) Kompleksowe pakiety procesowe
System sterowania musi być ściśle dostosowany do rzeczywistych zastosowań inżynieryjnych. Oprócz ciągłych aktualizacji systemu i rozszerzania funkcji, niezbędne jest opracowywanie i udoskonalanie pakietów procesowych specyficznych dla aplikacji w oparciu o potrzeby przemysłowe. Takie podejście pomaga gromadzić wiedzę specjalistyczną z zakresu procesów przemysłowych, czyniąc obsługę wygodniejszą dla klientów, łatwiejszą do wykonania i bardziej wydajną w produkcji.
4. Kluczowe scenariusze zastosowań
(1) Paletyzacja
W fabrykach różnych branż powszechnie stosuje się wysoce zautomatyzowane roboty paletyzujące. Ręczna paletyzacja jest pracochłonna i wymaga dużego wysiłku fizycznego — pracownicy są narażeni na znaczne obciążenie fizyczne, osiągając jednocześnie stosunkowo niską wydajność. Na podstawie cech transportowanych przedmiotów oraz wyznaczonych punktów ich klasyfikacji robot paletyzujący może wykonywać wydajne, kategoryzowane przenoszenie, zachowując przy tym kształt i integralność produktów. Umożliwia to urządzeniom pakującym realizację zadań układania w stosy w tempie setek sztuk na godzinę, odgrywając kluczową rolę w rozładunku linii produkcyjnych i operacjach przeładunku kontenerów.
(2) Spawanie
Roboty spawalnicze przede wszystkim wykonują automatyczne zadania spawalnicze. Różne branże mają odmienne wymagania dotyczące spawania, co doprowadziło do rozwoju specjalistycznych robotów spawalniczych, w tym robotów do spawania punktowego, robotów do spawania łukowego i robotów do spawania laserowego. Przemysł motoryzacyjny jest największym i najszerzej korzystającym użytkownikiem robotów spawalniczych, gdzie maszyny te oferują niezrównane zalety pod względem trudności spawania, ilości spawania i spójności jakości spawania.
(3) Montaż
W produkcji przemysłowej montaż komponentów jest ogromnym przedsięwzięciem, które tradycyjnie wymaga znacznej siły roboczej. Montaż ręczny został stopniowo zastąpiony przez roboty przemysłowe ze względu na wysoki wskaźnik błędów i niską wydajność. Rozwój robotów montażowych integruje wiele technologii, w tym technologię komunikacji, automatyczne sterowanie, zasady optyki i mikroelektronikę. Inżynierowie programują robota zgodnie z konkretnym procesem montażu i stosują go do wyznaczonych zadań montażowych. Cechami charakterystycznymi robotów montażowych są wysoka dokładność instalacji, wyjątkowa elastyczność i długa żywotność. Biorąc pod uwagę złożoność i precyzję wymaganą w pracach montażowych, roboty te są szczególnie dobrze przystosowane do montażu komponentów elektronicznych i instalacji precyzyjnych części samochodowych.
(4) Kontrola i wykrywanie
Roboty wyposażone w wielowymiarowe zdolności sensoryczne mogą zastąpić ludzkich pracowników w specjalistycznych i niebezpiecznych rolach. Zastosowania obejmują:
- Inspekcja obszarów wysokiego ryzyka — strefy skażenia radioaktywnego, środowiska toksyczne i nieznane obszary niebezpieczne;
- Wykrywanie w niedostępnych lokalizacjach — wewnętrzna inspekcja anatomii pacjenta w warunkach medycznych, wykrywanie wad przemysłowych oraz operacje poszukiwawczo-ratunkowe w miejscach katastrof, takich jak strefy trzęsień ziemi.
Kontakt
Zostaw swoje dane, a skontaktujemy się z Tobą.
WhatsApp
Email
Contact