Русский
Создано 09.11
Ключевая технология и применение промышленного робота
1. Ключевые технологии в проектировании корпуса робота
(1) Проектирование передаточной структуры
Разработать общую схему проектирования, определить структурную конфигурацию робота и выполнить предварительное проектирование передаточной структуры, проектирование конструкции компонентов и 3D-моделирование. Проектировщики должны обладать глубокими знаниями распространённых структурных конфигураций роботов, стандартных принципов и механизмов передачи, а также типов и характеристик редукторов. Необходимы сильные навыки структурного проектирования и практический опыт.
(2) Выбор редуктора
Инженеры должны досконально разбираться в типах редукторов и их эксплуатационных параметрах, а также уметь выбирать, рассчитывать и проверять подходящий редуктор. Также требуется тестирование и валидация редукторов, охватывающие ключевые параметры, включая шум, вибрацию, выходной крутящий момент, крутильную жёсткость, люфт, точность повторного позиционирования и абсолютную точность позиционирования.
Вибрация редуктора напрямую вызывает дрожание рабочего органа и снижает точность траектории робота. Среди множества причин вибрации редуктора резонанс является одной из наиболее распространённых проблем. Производители роботов должны владеть проверенными методами подавления или предотвращения резонанса.
(3) Выбор двигателя
Инженеры должны всесторонне понимать рабочие характеристики двигателя и уметь рассчитывать и проверять крутящий момент, мощность и согласование инерции двигателя.
(4) Имитационный анализ
Проведите статический и динамический имитационный анализ для проверки выбора двигателей и редукторов, проверки прочности и жёсткости компонентов корпуса, снижения общего веса, повышения эффективности работы и снижения производственных затрат. Модальный анализ 3D-модели и расчёт собственных частот необходимы для выявления и подавления резонанса.
(5) Проектирование надёжности
- Структурное проектирование следует принципу простейшего жизнеспособного решения;
- Корпусные чугунные отливки используют ковкий чугун благодаря его превосходным комплексным механическим свойствам; алюминиевые отливки используют высокотекучие литейные сплавы, производимые методом литья в постоянные формы;
- Предоставляются подробные инструкции по процессу сборки, а во время сборки проводятся испытания компонентов и отдельных осей;
- После полной сборки проводятся испытания производительности всего станка и испытания на выносливость;
- Степень защиты всей машины оптимизирована, а помехоустойчивость электрического шкафа повышена для обеспечения надёжной работы в различных рабочих средах.
2. Ключевые технологии в системах двигателей и сервоприводов
(1) Проектирование двигателей
① Облегчённая конструкция
Для робототехнических применений размер и вес двигателя являются чрезвычайно чувствительными параметрами. Ключевая технология заключается в повышении эффективности серводвигателей и уменьшении их размера и веса за счёт исследований высокопроизводительных магнитных материалов, интегрированного оптимизационного проектирования, а также передовых методов обработки и сборки.
② Способность работать на высоких скоростях
Когда передаточное отношение не может быть существенно изменено, максимальная скорость двигателя напрямую определяет скорость исполнительного механизма и время рабочего цикла робота. Кроме того, недостаточное передаточное отношение негативно влияет на согласование инерции. Поэтому увеличение максимальной скорости двигателя является критически важной технологией для двигателей роботов.
③ Прямой привод и конструкция с полым валом
По мере всё большего созревания и распространения коллаборативных роботов продолжает расти спрос на лёгкие и компактные конструкции роботов. Разработка специализированных роботизированных двигателей — таких как высокомоментные двигатели прямого привода и дисковые двигатели с полым валом — представляет собой ключевую тенденцию будущего.
(2) Технология сервопривода
① Быстрый отклик и точное позиционирование
Время отклика сервопривода напрямую влияет на характеристики быстрого пуска и остановки робота, что, в свою очередь, определяет общую эффективность работы и время цикла.
② Бездатчиковое обнаружение упругих столкновений
Безопасность является критически важным показателем производительности роботов. Добавление датчиков силы или крутящего момента увеличивает сложность конструкции и стоимость. Технология бездатчикового обнаружения упругих столкновений, основанная на взаимосвязи токовой связи между энкодером и двигателем, позволяет повысить безопасность робота без изменения конструкции корпуса или увеличения стоимости.
③ Интегрированный привод и управление
Технология интеграции многоосевого привода — с многоядерными процессорами и комбинированной архитектурой управления приводом — повышает производительность системы, одновременно уменьшая объём привода и затраты.
④ Онлайн-адаптивное подавление вибраций
Консольная конструкция промышленных роботов склонна к вибрациям при многоосевом скоординированном движении, работе с тяжёлыми нагрузками и быстрых циклах пуска-остановки. Жёсткость корпуса робота должна быть согласована с параметрами сервожёсткости двигателя — чрезмерная жёсткость вызывает вибрацию, а недостаточная жёсткость приводит к замедленной реакции при пуске-остановке. Поскольку жёсткость робота изменяется в зависимости от различных положений, поз и нагрузки инструмента, фиксированное предустановленное значение сервожёсткости не может удовлетворить все рабочие условия.
Технология онлайн-адаптивного подавления вибраций обеспечивает интеллектуальную стратегию управления, не требующую ручной настройки параметров, балансируя согласование жёсткости и подавление вибраций для эффективного уменьшения дрожания рабочего органа и повышения точности позиционирования.
3. Ключевые технологии управления
(1) Решение задач движения и планирование траектории
Передовые алгоритмы решения задач движения и оптимального планирования пути значительно повышают точность движения и эффективность работы робота.
(2) Динамическая компенсация
Универсальные промышленные роботы имеют последовательную консольную структуру с относительно низкой жёсткостью, сложными траекториями движения и склонностью к деформации и вибрации во время работы. Для повышения динамических характеристик и точности движения система управления должна строить динамическую модель для компенсации в реальном времени, включая:
- Компенсация гравитации
- Компенсация инерции
- Компенсация трения
- Компенсация взаимного влияния
(3) Калибровочная компенсация
Из-за технологических допусков и ошибок сборки реальный робот неизбежно отклоняется от теоретической математической модели, что снижает как точность TCP, так и точность траектории. Это особенно критично в таких приложениях, как сварка и офлайн-программирование. Решение заключается в обнаружении и калибровке параметров модели робота для восстановления точности.
(4) Комплексные технологические пакеты
Система управления должна быть тесно связана с реальными инженерными приложениями. Помимо постоянного обновления системы и расширения функциональности, необходимо разрабатывать и совершенствовать специализированные технологические пакеты на основе потребностей промышленности. Такой подход помогает накапливать опыт в области промышленных процессов, делая работу более удобной для клиентов, простой в выполнении и более эффективной в производстве.
4. Ключевые сценарии применения
(1) Паллетирование
На заводах в различных отраслях промышленности широко применяются высокоавтоматизированные паллетирующие роботы. Ручная паллетизация — это трудоёмкий и физически тяжёлый процесс: рабочие испытывают значительные физические нагрузки, при этом достигая сравнительно низкой производительности. Основываясь на характеристиках перемещаемых объектов и их заданных точках классификации, паллетирующий робот может выполнять эффективную, сортированную обработку, сохраняя при этом форму и целостность продукции. Это позволяет упаковочному оборудованию выполнять задачи по укладке со скоростью сотни единиц в час, играя жизненно важную роль в операциях по разгрузке производственных линий и обработке контейнеров.
(2) Сварка
Сварочные роботы в первую очередь выполняют автоматизированные сварочные задачи. В разных отраслях требования к сварке различаются, что привело к разработке специализированных сварочных роботов, включая роботов для точечной сварки, роботов для дуговой сварки и роботов для лазерной сварки. Автомобилестроительная промышленность является крупнейшим и наиболее широко распространённым пользователем сварочных роботов, где эти машины обеспечивают непревзойдённые преимущества в сложности сварки, объёме сварки и стабильности качества сварки.
(3) Сборка
В промышленном производстве сборка компонентов представляет собой масштабную задачу, которая традиционно требует значительных трудовых ресурсов. Ручная сборка постепенно была вытеснена промышленными роботами из-за высокого уровня ошибок и низкой эффективности. Разработка сборочных роботов объединяет множество технологий, включая коммуникационные технологии, автоматическое управление, оптические принципы и микроэлектронику. Инженеры программируют робота в соответствии с конкретным процессом сборки и применяют его для выполнения назначенных сборочных задач. Определяющими характеристиками сборочных роботов являются высокая точность установки, исключительная гибкость и длительный срок службы. Учитывая сложность и точность, требуемые при выполнении сборочных работ, эти роботы особенно хорошо подходят для сборки электронных компонентов и установки прецизионных автомобильных деталей.
(4) Контроль и обнаружение
Роботы, оснащённые возможностями многомерного восприятия, могут заменить человеческих работников в специализированных и опасных ролях. Применения включают:
- Инспекция зон повышенного риска — зоны радиоактивного заражения, токсичные среды и неизвестные опасные зоны;
- Обнаружение в труднодоступных местах — внутреннее исследование анатомии пациента в медицинских учреждениях, обнаружение промышленных дефектов и поисково-спасательные операции в местах бедствий, таких как зоны землетрясений.
Контакт
Оставьте свою информацию, и мы свяжемся с вами.
WhatsApp
Email
Contact