微型驅動系統能否托起協作機器人快速轉型升級
http://www.sharifulalam.com 2020-09-17 13:54 來源：兆威機電
當前，數字技術開始由消費領域向生產領域、由虛擬經濟向實體經濟延伸，正在重新定義生產鏈條，自動化、數字化和智能化的新制造呼之欲出。新一輪科技革命和產業變革正前所未有地催生出了大量的新業態、新產業、新模式，機器人正在經歷從“機器”人的轉變，協作機器人作為“智造”升級的工具，進入發展快車道，中國市場成必爭之地。其高速增長背后有兩大助推力：已是人口老齡化問題越發嚴峻，勞動力流失帶來不斷增長的人力成本；其次是國家在政策與資本上給予很大的支持，加快了人工智能技術的發展，使協作機器人市場在中國能夠蓬勃發展。
另一方面協作機器人是一種被設計成能與人類工人一起協作、近距離互動的機器人。當前主流的協作機器人都采用“模塊化”思想的關節設計，采用直驅電機+諧波減速器的方式，每個關節的內部結構基本一致，只是大小不太一樣。每一個關節中都包含了電機、伺服驅動、諧波減速器、電機端編碼器、關節端位置傳感器和力矩傳感器，電機和減速器等。國內自動化生產線中，現在的零部件都是用高精度的協作機器人機械手加工，但是在裝配時，多數時候仍需要人類親力親為，而協作機器人機械手和人融合將能解決這一問題。要做到人與協作機器人機械手的融合，就要把人的符號化能力、學習能力、預見能力、自我調節能力、邏輯推理能力與協作機器人的精準、力量、重復能力、作業時間、環境耐受力結合在一起。深圳市兆威機電股份有限公司（以下簡稱“兆威”）在微型驅動系統方面，為制造業產業轉型升級和持續發展提供了基礎和可能。
協作機器人智能化，即讓機器人有感覺、有知覺，能夠迅速、準確地檢測及判斷各種復雜的信息。隨著執行與控制、自主學習與智能發育等技術進步，機器人將從預編程、示教再現控制、直接控制、遙操作等被操縱作業模式，逐漸向自主學習、自主作業方向發展。兆威通過標準化的機械手傳動系統驅動模塊組裝制造協作機器人的關節、視覺等傳動組件。微型傳動系統驅動結構可以改變協作機器人結構去提升協作機器人的作業精度、改善協作機器人的作業環境以適應工作強度高、環境復雜作業的需求。協作機器人關鍵零部件包括精密減速器、伺服電機及驅動、控制器等，是價值鏈中利潤關鍵點，機器人制造企業與其上游零部件企業的關系呈現出供應商壟斷型特殊形態。協作機器人所用于傳動形式的齒輪的模數都介于0.15～0.5mm之間，屬于小模數齒輪。對齒輪壽命要求也比較高，對噪音更敏感。兆威在設計協作機器人機械手傳動系統的時候，重心放在齒輪參數優化，同時在減速器內部增加離合機構，當機器跌倒減速器受到外接沖擊時，齒輪能得到保護。此外，該系統選用的電機齒輪回差小，輸出級接近零側隙嚙合，行星輪既和太陽輪嚙合又和內齒輪嚙合，裝配方便。
此外，在耐磨材料技術、加工工藝優化技術、潤滑技術、裝配技術、可靠性及壽命檢測技術以及傳動機理的探索中，兆威摸索研發了適合機器人應用的效率、低重量的系列化減速器（齒輪箱）。該機械手減速電機在結構、空間設計有嚴格的要求，在提高可靠性的同時，降低總成本，具有扭矩剛性大、振動小、耐沖擊性強、承載能力大、小體積等特點，更好滿足六自由度機器人的傳動需，大大提了智能機器人感知與識別、機構與傳動、控制與交互等方面的性能。可以說，微型驅動系統在一定程度上托起了協作機器人實現轉型升級。試想一個機器人在工廠里整天不停地在同樣大小的塑料板上釘四個精確的孔，這實際上在很多方面對人類工人有好處。它使工人免于從事一項連續而枯燥的工作，避免重復性勞損，并使他們有時間從事更復雜的工作，例如行政、管理或質量保證方面的工作。與此同時，機器人通過提高生產率、效率和質量，使企業受益。協作機器人技術確保了一致性和高質量的產品輸出，這大大減少了原材料的浪費。因你的產品始終如一的高質量，客戶的忠誠度和保留率將會提高。
智能制造重在發揮智能科技和制造業深度融合的“化學反應”。工業互聯網作為新型基礎設施的重要內容，可通過實現人、機、物的全面互聯，打通從研發到市場的全價值鏈。尤其是實現智能制造過程中，人工智能等新技術融入先進制造技術后，可實現從產品設計到生產調度、故障診斷等各個環節的智能化驅動，在提高效率、降低成本同時實現個性化、定制化的生產制造，從而提升產品的科技溢價。在數字化車間，生產鏈條的各個環節進行積極的交互、協作與賦能，提高生產效率；在智能化生產線上，產業工人與協作機器人并肩工作，形成了人機協同的共生生態；而通過3D打印這一變革性技術，零部件可以按個性化定制的形狀打印出來……軟件更加智能，機器人更加靈巧，生產線更加“聰明”，網絡服務更加便捷，生產方式不斷優化，上下游資源加速整合。新一輪科技革命和產業變革的歷史性交匯，為中國制造業轉型升級提供了歷史性機遇。高工機器人產業研究所（GGII）預計，未來幾年協作機器人廠商數量的增速會相對放緩，到2023年中國市場協作機器人廠商數量在100家左右。伴隨著新基建進程提速,工業互聯網擔負起傳統制造業轉型升級的重任,在人口老齡化加速與勞動力成本提升的背景下下智能工廠將是大勢所趨下這也加速了工業機器人的普及進程。加快推進智能制造，是制造業升級的必然路徑，也是形成更多新的增長點的有效途徑。
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