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機(jī)器人

軟實(shí)力與硬實(shí)力:機(jī)器人智能打磨的兩大引擎

來源:中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)2019-07-18 我要評(píng)論(0 )   

在剛剛過去的2019中國(guó)機(jī)器人集成應(yīng)用大會(huì)上,中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)邀請(qǐng)了多位來自行業(yè)內(nèi)不同領(lǐng)域的嘉賓作為企業(yè)代表來就主題會(huì)議內(nèi)容做了

在剛剛過去的2019中國(guó)機(jī)器人集成應(yīng)用大會(huì)上,中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)邀請(qǐng)了多位來自行業(yè)內(nèi)不同領(lǐng)域的嘉賓作為企業(yè)代表來就主題會(huì)議內(nèi)容做了分享。為更好地將會(huì)議內(nèi)容讓更多的人知道,傳播會(huì)議精神,我們將會(huì)議內(nèi)容做了梳理。從17日起,我們將每天分享一篇會(huì)議相關(guān)內(nèi)容,即是嘉賓當(dāng)天分享內(nèi)容。
 
今日主題:《軟實(shí)力與硬實(shí)力:機(jī)器人智能打磨的兩大引擎》
 
分享嘉賓:安徽配天機(jī)器人技術(shù)有限公司(后文簡(jiǎn)稱:配天)高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理趙明明
 

 
趙先生就配天所開展的工作談配天對(duì)機(jī)器人智能打磨的認(rèn)識(shí)。配天一直認(rèn)為機(jī)器人本體本身不是一個(gè)完整的產(chǎn)品,因?yàn)闄C(jī)器人本體配合基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)控制只能完成一些簡(jiǎn)單的搬運(yùn)工作,在一些特定的行業(yè)和應(yīng)用場(chǎng)景,機(jī)器人本體必須配合相應(yīng)的供應(yīng)軟件、算法以及周邊的一些硬件設(shè)施,才能完成相應(yīng)的工作,機(jī)器人打磨也不例外。
 
打磨拋光在各個(gè)領(lǐng)域都是最基礎(chǔ)的一道工序,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),傳統(tǒng)的打磨拋光在有些行業(yè)已占成本的30%,趙先生認(rèn)為其主要原因是人工成本高。那么,為什么人工成本會(huì)這么高呢?實(shí)際上,這與其工作環(huán)境是脫離不了關(guān)系的。打磨環(huán)境下,粉塵污染已經(jīng)嚴(yán)重威脅到工人的身體健康了,而作為當(dāng)下時(shí)代勞動(dòng)力主力軍的80和90后,大多是不愿意從事這類工作的,這另一方面也造成了打磨行業(yè)人才缺口較大。而用機(jī)器人代替人工,進(jìn)行智能打磨,不僅能解決工作環(huán)境問題,還能解決人才缺失問題,且約一到兩年時(shí)間就能回收機(jī)器成本。所以,無論是從環(huán)境、效率、質(zhì)量來看,大多數(shù)行業(yè)更推崇使用機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
 
伙伴產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)表示,近兩年機(jī)器人打磨拋光市場(chǎng)數(shù)據(jù)呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì),雖說增長(zhǎng)率有所下降,但仍保持在20-30%左右。而機(jī)器人打磨主要應(yīng)用領(lǐng)域在鑄件去毛刺去毛刺、3C電子產(chǎn)品外殼打磨、焊縫打磨、木材制品打磨、衛(wèi)浴五金產(chǎn)品打磨這五方面,趙先生就這五方面分別做了詳細(xì)的解說。

 
鑄件去毛刺去毛刺
 
機(jī)器人工作分為接觸性和非接觸性兩類。非接觸性作業(yè)如噴涂和弧焊,這類機(jī)器人對(duì)軌跡位置控制精度的要求不高,但對(duì)于接觸式作業(yè),比如裝配、打磨,如果還是按照傳統(tǒng)的位置控制的話,就會(huì)出現(xiàn)偏差,導(dǎo)致容易導(dǎo)致過磨削或欠磨削。由此,我們不得不提到柔順控制,柔順控制也分為主動(dòng)型和被動(dòng)型,鑄件去毛刺常用被動(dòng)型柔順控制。在機(jī)器人末端會(huì)添加一個(gè)柔順機(jī)構(gòu),當(dāng)末端執(zhí)行器與工件發(fā)生接觸時(shí),末端柔順執(zhí)行器能夠調(diào)整機(jī)器的運(yùn)動(dòng)軌跡,從而實(shí)現(xiàn)力控。如常用的彈簧(橡皮)浮動(dòng)和氣浮動(dòng)力控打磨頭,當(dāng)接觸力過大時(shí),打磨頭會(huì)遠(yuǎn)離工件的方向進(jìn)行偏移運(yùn)動(dòng),當(dāng)接觸力過小時(shí),打磨頭會(huì)靠近工件方向運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)衡力打磨。而閉環(huán)控制器+浮動(dòng)順隨補(bǔ)償器和伺服電主軸的出現(xiàn)又將這種柔順控制升級(jí)了,更好的實(shí)現(xiàn)了軌跡位置補(bǔ)償和加工速度控制。
 
3C電子產(chǎn)品外殼打磨
 
這個(gè)行業(yè)的顯著性特點(diǎn)就是,打磨軌跡豐富多樣,如:橫擺、圓弧擺、八字?jǐn)[,而每個(gè)打磨軌跡又有數(shù)千個(gè)打磨點(diǎn)。如果按照傳統(tǒng)的示教方式,是非常耗時(shí)且效果不好,所以配天在此基礎(chǔ)上開發(fā)了曲線插補(bǔ)的功能。通過輔助編程設(shè)定螺旋線的起點(diǎn)終點(diǎn)位置、旋向、螺距、運(yùn)動(dòng)速度或時(shí)間、平滑距離等參數(shù),操作人員即能輕松完成產(chǎn)品外殼打磨調(diào)試,采用螺旋線插補(bǔ)功能可以節(jié)省40%以上的示教編程時(shí)間。
 

 
前面講了被動(dòng)型柔順控制,這里要說一下主動(dòng)型柔順控制。主動(dòng)型柔順控制的實(shí)現(xiàn)是在機(jī)器末端添加一個(gè)六維力度傳感器,當(dāng)末端執(zhí)行器與工件發(fā)生接觸時(shí),六維力度傳感器會(huì)檢測(cè)到力的信息并將信息反饋給機(jī)器人,機(jī)器人會(huì)根據(jù)信息對(duì)末端執(zhí)行器進(jìn)行位置或速度的調(diào)整。配天在3C電子產(chǎn)品外殼打磨領(lǐng)域也有許多項(xiàng)目,如:筆記本外殼打磨、電子產(chǎn)品配件打磨、風(fēng)力葉片打磨、濾波器蓋板打磨。
 
焊縫打磨
 
焊縫打磨包括:平面焊縫余高打磨、曲面焊縫余高打磨、不規(guī)則焊縫打磨。對(duì)于前兩種情況,激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)反饋方焊縫的余高以及左右的距離信息,通過內(nèi)部算法實(shí)時(shí)計(jì)算,調(diào)整打磨工具高度與打磨位置,自適應(yīng)補(bǔ)償工件本體、焊接過程以及工裝所導(dǎo)致的誤差,就能實(shí)現(xiàn)柔性打磨加工作業(yè)。但對(duì)于不規(guī)則焊縫打磨,除了要定位位置和檢測(cè)余高之外,還需要準(zhǔn)確識(shí)別,因此要采用3D視覺檢測(cè)系統(tǒng),3D鏡頭+算法的測(cè)量模式,對(duì)工件焊縫3D掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)焊縫的識(shí)別、準(zhǔn)確定位和測(cè)量,對(duì)焊縫進(jìn)行智能打磨。
 
木材制品打磨
 
木材制品打磨有其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):AQ4228-2012木材加工系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)范,規(guī)定了工業(yè)生產(chǎn)中木材及木制品、人造板、木粉的加工處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的木質(zhì)及其他纖維質(zhì)材料的粉塵的防爆安全要求。所以,用于這方面的機(jī)器人需為防爆機(jī)器人,若沒有防爆系統(tǒng),那必須給機(jī)器人穿上防爆外衣,這樣可以很大程度上降低粉塵爆燃的風(fēng)險(xiǎn)。

衛(wèi)浴五金產(chǎn)品打磨
 
打磨機(jī)器人在這個(gè)行業(yè)的應(yīng)用,大多數(shù)情況下要配合自動(dòng)砂帶打磨拋光系統(tǒng)。因?yàn)檫@個(gè)行業(yè)的產(chǎn)品大多是不規(guī)則的,類似水龍頭、門把手等工件,外形曲面、曲線比較復(fù)雜,因此多方面配合完成。第一是離線編程仿真軟件及在線調(diào)試;第二是柔順控制,通過砂帶機(jī)進(jìn)行磨削,要求能夠快速響應(yīng)磨削應(yīng)力的變化,保證力控具有一定精度;第三是自動(dòng)位置/磨損補(bǔ)償功能,這可以跟蹤檢測(cè)砂帶的磨損情況,適時(shí)調(diào)整打磨軌跡,保證打磨質(zhì)量,通過壓力補(bǔ)償、速度補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)。
 
除了機(jī)器人打磨這五個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域,對(duì)于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制,所有人都關(guān)心同樣兩個(gè)問題,那就是速度和精度。那么如何做到高速和高精呢?配天在這方面又做了什么努力?趙先生給出了如下回答。
 

 
在速度上,第一,配天采用速度前瞻加工,提前預(yù)判何時(shí)加減速,這可以將效率提升到30%以上;第二,配天運(yùn)用O型速度規(guī)劃(Optimized Velocity Planning),根據(jù)機(jī)器人軸空間的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)約束以及笛卡爾空間運(yùn)動(dòng)學(xué)約束,計(jì)算出主導(dǎo)軸速度、加速度、加加速度的上限,保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)(加速度連續(xù))的前提下,發(fā)揮出機(jī)器人的最大性能。
 
在精度上,像傳統(tǒng)的絕對(duì)定位精度,配天通過DH補(bǔ)償、重力補(bǔ)償、多點(diǎn)標(biāo)定、誤差補(bǔ)償算法,將絕對(duì)定位精度提升到± 0.1mm以內(nèi)。另外就是絕對(duì)路徑保持,因?yàn)樵谡麄€(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,路徑跟蹤精度也是需要保持的。以往經(jīng)驗(yàn)來看,當(dāng)機(jī)器人在低速運(yùn)行時(shí),是能很好的按照規(guī)定路線運(yùn)行的,但在高速時(shí)就會(huì)存在偏差,這就好比彎道超車。配天通過改進(jìn)路徑算法,擺脫了這個(gè)困擾,實(shí)現(xiàn)了路徑與速度無關(guān),任何速度下機(jī)器人行走的路徑都相同,防止低速示教后高速運(yùn)行時(shí)路徑變化導(dǎo)致碰撞。

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