工業(yè)機(jī)器人:三十而立
機(jī)器人被發(fā)明的30多年來搅荞,SCARA機(jī)器人和知名的大型焊接和噴涂機(jī)器人不斷發(fā)展。PC-based 技術(shù)和通信均抽,如火線(FireWire)和以太網(wǎng),以及精密元件帶給設(shè)計(jì)人員更多新的 開發(fā)方案潦蝇。
提起機(jī)器人深寥,甚至連工程師都會(huì)聯(lián)想到SONY的Aibo寵物狗攘乒,或者是Jetson的機(jī)器人家務(wù)助手。iRobot Corp公司怀程,近期也推出了一些機(jī)器人產(chǎn)品袁挟,可幫助軍隊(duì)在阿富汗巡視巖洞,或者幫助考古學(xué)家在埃及沙漠中尋找古墓遣备。也許拘栅,一些人還會(huì)想到Roomba自動(dòng)吸塵器機(jī)器人。
同時(shí)休贴,許多應(yīng)用實(shí)例正在解決不斷增長(zhǎng)的制造業(yè)的需要角涯。
在SCARA機(jī)器人被發(fā)明的30多年來, 工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為制造業(yè)的主力軍钥陪。大型工業(yè)6軸機(jī)器人在汽車制造中正發(fā)揮重要的作用腻区,如點(diǎn)焊、重物卸貨螟扮,像引擎支架份良;或者是將零件裝入危險(xiǎn)的設(shè)備中。包括Fanuc Robotics模具 在Honda引擎工廠汗忠,還集成了DVT視覺系統(tǒng)卸酿。同時(shí),SCARA機(jī)器人也能應(yīng)用于小型的自動(dòng)化裝配設(shè)備的裝卸和其他半導(dǎo)體行業(yè)中的小型裝配任務(wù)布蔗。
對(duì)于那些不熟悉SCARA機(jī)器人的人來說藤违,機(jī)器人僅僅是些鉸接的抓取設(shè)備。抓取設(shè)備一般可進(jìn)行兩軸運(yùn)動(dòng)纵揍,里外兩個(gè)方向的x軸和上下兩個(gè)方向的z軸, 這種機(jī)器人結(jié)合了一個(gè)或2個(gè)軸心點(diǎn)议街,加上z軸泽谨,可覆蓋更廣范圍。再加上一個(gè)功能強(qiáng)大的控制器特漩,就能實(shí)現(xiàn)高速而精確度的功能吧雹。
gantry或笛卡兒式機(jī)器人在固定的x,y和z軸上移動(dòng),他們能足夠應(yīng)付將大的器件從一個(gè)傳送帶移動(dòng)到另一個(gè)涂身,或從一個(gè)機(jī)器移動(dòng)到另一個(gè)雄卷。使用商業(yè)技術(shù),如FireWire網(wǎng)絡(luò)蛤售,改良的編碼器和并聯(lián)處理控制器丁鹉,可使他們應(yīng)用在一個(gè)更小、更高速和精確度更高的應(yīng)用中拥宜,如元件裝配和包裝榆博。
'Delta' 機(jī)器人,一個(gè)最近開發(fā)的機(jī)器人挺赞,采用太空時(shí)代的材料侧焚,并結(jié)合了新的高速控制,不僅能實(shí)現(xiàn)高速津阻,而且能保證其靈活性摆地,解決抓取、分檢和其他相似的應(yīng)用宵渡。
不是所有的機(jī)器人的創(chuàng)新都是時(shí)尚炫目的商業(yè)玩具或產(chǎn)品增量。對(duì)于工業(yè)而言,它具有巨大的發(fā)展空間拔若。
Bosch Rexroth的市場(chǎng)服務(wù)經(jīng)理Kevin Gingrich聲稱门冷,30年前Bosch發(fā)明了SCARA機(jī)器人。在那個(gè)時(shí)候驳楞,我們一直致力于使控制和操作員界面在使用起來更為簡(jiǎn)單叮凸。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,1998年我們開始采用PC-based控制。
我們?cè)谏蠈酉到y(tǒng)中使用Wind River的VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)和Microsoft Windows NT卖词。這一結(jié)合為我們提供了可靠的控制性能,加上能夠集成操作員界面吏夯、可視性和其他Windows應(yīng)用此蜈。
系統(tǒng)集成商總是在尋求某種方式,為其客戶的商業(yè)系統(tǒng)增加價(jià)值噪生,機(jī)器人產(chǎn)品也不例外裆赵。Gingrich指出,相關(guān)的集成商尋找方式能接進(jìn)RTOS跺嗽,這樣特們能夠存取dlls, OPC 服務(wù)器战授,定位指令和I/O訪問。以太網(wǎng)連接能實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)程的故障診斷和程序的升級(jí)桨嫁。
而且植兰,Bosch已經(jīng)在其SCARA系列中集成了完全編碼器,這可消除在啟動(dòng)時(shí)對(duì)一個(gè)自動(dòng)的歸位指令的需求璃吧¢沟迹考慮到適當(dāng)?shù)某绦蚝桶踩裕_發(fā)商能建立一個(gè)單元忌颠,剛好足夠運(yùn)行而不浪費(fèi)空間漏匿,這樣機(jī)器人能在歸位循環(huán)中觸及到所有的區(qū)域。
除了SCARA機(jī)器人之外祖修,還有許多其他的機(jī)器人瘤薪。在傳送裝置上建立一個(gè)矩形結(jié)構(gòu),在x 和y軸增加運(yùn)動(dòng)炊健,建立一個(gè)z軸 設(shè)置鉸接端受動(dòng)器和控制以及與運(yùn)動(dòng)揽仔,產(chǎn)生gantry或笛卡兒機(jī)器人。他們即使在高速下也能保證高精確度凰茫。應(yīng)用范圍包括在傳輸裝置上抓取隨意散落的部件琅戏,并進(jìn)行裝運(yùn)、固定或小部件的裝配必工。
建立這樣的設(shè)備的要解決如下問題择常,包括控制的集成、伺服放大器與各種運(yùn)動(dòng)元件球垂,元件尺寸和控制與伺服的通信滋戳。
Adept科技公司的副總裁Joe Campbell指出,可靠性啥刻,快速的通信連接允許采用分布式放大器奸鸯。他指出咪笑,增加伺服放大器的智能、通信和功率娄涩,使得更小的設(shè)備能分布于機(jī)械的設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)窗怒,可以大大降低控制范圍。
他說蓄拣,我們不斷向小結(jié)構(gòu)方向發(fā)展扬虚,通過網(wǎng)絡(luò)重新架構(gòu)電源倍數(shù),推出小型的伺服套件球恤。這個(gè)小的套件是一個(gè)一體化的控制辜昵,包括完整的運(yùn)動(dòng),這樣工程師能搭建他們自己的機(jī)器人咽斧。
構(gòu)建一個(gè)客制化的工業(yè)機(jī)器人聽起來挺遙遠(yuǎn)的路鹰,但是有了某些機(jī)器人公司,如Adept公司掖猬,這一計(jì)劃就不在遙不可及。
另一個(gè)公司提供硬件和軟件平臺(tái) 它們?cè)试S工程師為OEM或特殊的機(jī)器人應(yīng)用搭建一個(gè)定制的機(jī)器人方案诀次。New Micros的小型控制器板卡IsoPod包括一個(gè)內(nèi)嵌的高級(jí)語言和并聯(lián)處理運(yùn)行系統(tǒng)赃律。
它的12脈寬調(diào)制(PWM)輸出能單獨(dú)控制每一個(gè)伺服,或能編組控制2個(gè)無刷DC電機(jī)凳慈。在經(jīng)過編程咆比,提供控制的坐標(biāo)軸。其配套的編程語言氨缅,IsoMax,是基于state machines的概念扩芋。編寫一個(gè)實(shí)時(shí)的任務(wù),必須描述虛擬機(jī)械 能監(jiān)測(cè)狀態(tài)妖局、運(yùn)行聪痢,以及移動(dòng)。虛擬并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)(Virtually Parallel Machine Architecture细企,VPMA)允許不止一個(gè)固態(tài)機(jī)床在一個(gè)虛擬的并聯(lián)形式中進(jìn)行安裝和獨(dú)立運(yùn)行翼袒。 其效果類似于20個(gè)郵票大小的微電腦,每個(gè)控制一個(gè)單獨(dú)的任務(wù)屯掖,并采用并聯(lián)模式玄柏。
如果說還存在什么爭(zhēng)論,(至少在供應(yīng)商到控制工程師之間)贴铜,那就是"開放控制"粪摘。討論哪個(gè)平臺(tái)能為OEM和最終用戶提供更多價(jià)值,開放的還是專有的平臺(tái)绍坝。開放的平臺(tái)通常建立在商用PC技術(shù)之上徘意,它能為供應(yīng)商之間的產(chǎn)品提供界面。在這個(gè)結(jié)構(gòu)之間,最終控制設(shè)計(jì)人員只能粗淺地搭建一個(gè)系統(tǒng)映砖。另外间坐,在一個(gè)廠商專有系統(tǒng)中,必須要保證所有的系統(tǒng)部分都能正常共同工作邑退。
公司逐步開放一些內(nèi)部的數(shù)據(jù) 用以與自動(dòng)化系統(tǒng)通信竹宋。一些公司從地層開始建立開放的機(jī)器人控制器。
基于PC技術(shù)的開放系統(tǒng)的一個(gè)重要的方面是可靠性地技。Cimetrix公司的CTO蜈七,Steve Sorensen認(rèn)為,包裝OEM的成功之處在于建立一個(gè)高速墅纲、delta-style包裝機(jī)器人薛津,采用其基于PC的控制技術(shù),具有軟PLC邏輯游淆。SigPak的機(jī)械顯示症妻,開放的控制也能保證其可靠性。
提起機(jī)器人深寥,甚至連工程師都會(huì)聯(lián)想到SONY的Aibo寵物狗攘乒,或者是Jetson的機(jī)器人家務(wù)助手。iRobot Corp公司怀程,近期也推出了一些機(jī)器人產(chǎn)品袁挟,可幫助軍隊(duì)在阿富汗巡視巖洞,或者幫助考古學(xué)家在埃及沙漠中尋找古墓遣备。也許拘栅,一些人還會(huì)想到Roomba自動(dòng)吸塵器機(jī)器人。
同時(shí)休贴,許多應(yīng)用實(shí)例正在解決不斷增長(zhǎng)的制造業(yè)的需要角涯。
在SCARA機(jī)器人被發(fā)明的30多年來, 工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為制造業(yè)的主力軍钥陪。大型工業(yè)6軸機(jī)器人在汽車制造中正發(fā)揮重要的作用腻区,如點(diǎn)焊、重物卸貨螟扮,像引擎支架份良;或者是將零件裝入危險(xiǎn)的設(shè)備中。包括Fanuc Robotics模具 在Honda引擎工廠汗忠,還集成了DVT視覺系統(tǒng)卸酿。同時(shí),SCARA機(jī)器人也能應(yīng)用于小型的自動(dòng)化裝配設(shè)備的裝卸和其他半導(dǎo)體行業(yè)中的小型裝配任務(wù)布蔗。
對(duì)于那些不熟悉SCARA機(jī)器人的人來說藤违,機(jī)器人僅僅是些鉸接的抓取設(shè)備。抓取設(shè)備一般可進(jìn)行兩軸運(yùn)動(dòng)纵揍,里外兩個(gè)方向的x軸和上下兩個(gè)方向的z軸, 這種機(jī)器人結(jié)合了一個(gè)或2個(gè)軸心點(diǎn)议街,加上z軸泽谨,可覆蓋更廣范圍。再加上一個(gè)功能強(qiáng)大的控制器特漩,就能實(shí)現(xiàn)高速而精確度的功能吧雹。
gantry或笛卡兒式機(jī)器人在固定的x,y和z軸上移動(dòng),他們能足夠應(yīng)付將大的器件從一個(gè)傳送帶移動(dòng)到另一個(gè)涂身,或從一個(gè)機(jī)器移動(dòng)到另一個(gè)雄卷。使用商業(yè)技術(shù),如FireWire網(wǎng)絡(luò)蛤售,改良的編碼器和并聯(lián)處理控制器丁鹉,可使他們應(yīng)用在一個(gè)更小、更高速和精確度更高的應(yīng)用中拥宜,如元件裝配和包裝榆博。
'Delta' 機(jī)器人,一個(gè)最近開發(fā)的機(jī)器人挺赞,采用太空時(shí)代的材料侧焚,并結(jié)合了新的高速控制,不僅能實(shí)現(xiàn)高速津阻,而且能保證其靈活性摆地,解決抓取、分檢和其他相似的應(yīng)用宵渡。
不是所有的機(jī)器人的創(chuàng)新都是時(shí)尚炫目的商業(yè)玩具或產(chǎn)品增量。對(duì)于工業(yè)而言,它具有巨大的發(fā)展空間拔若。
Bosch Rexroth的市場(chǎng)服務(wù)經(jīng)理Kevin Gingrich聲稱门冷,30年前Bosch發(fā)明了SCARA機(jī)器人。在那個(gè)時(shí)候驳楞,我們一直致力于使控制和操作員界面在使用起來更為簡(jiǎn)單叮凸。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,1998年我們開始采用PC-based控制。
我們?cè)谏蠈酉到y(tǒng)中使用Wind River的VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)和Microsoft Windows NT卖词。這一結(jié)合為我們提供了可靠的控制性能,加上能夠集成操作員界面吏夯、可視性和其他Windows應(yīng)用此蜈。
系統(tǒng)集成商總是在尋求某種方式,為其客戶的商業(yè)系統(tǒng)增加價(jià)值噪生,機(jī)器人產(chǎn)品也不例外裆赵。Gingrich指出,相關(guān)的集成商尋找方式能接進(jìn)RTOS跺嗽,這樣特們能夠存取dlls, OPC 服務(wù)器战授,定位指令和I/O訪問。以太網(wǎng)連接能實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)程的故障診斷和程序的升級(jí)桨嫁。
而且植兰,Bosch已經(jīng)在其SCARA系列中集成了完全編碼器,這可消除在啟動(dòng)時(shí)對(duì)一個(gè)自動(dòng)的歸位指令的需求璃吧¢沟迹考慮到適當(dāng)?shù)某绦蚝桶踩裕_發(fā)商能建立一個(gè)單元忌颠,剛好足夠運(yùn)行而不浪費(fèi)空間漏匿,這樣機(jī)器人能在歸位循環(huán)中觸及到所有的區(qū)域。
除了SCARA機(jī)器人之外祖修,還有許多其他的機(jī)器人瘤薪。在傳送裝置上建立一個(gè)矩形結(jié)構(gòu),在x 和y軸增加運(yùn)動(dòng)炊健,建立一個(gè)z軸 設(shè)置鉸接端受動(dòng)器和控制以及與運(yùn)動(dòng)揽仔,產(chǎn)生gantry或笛卡兒機(jī)器人。他們即使在高速下也能保證高精確度凰茫。應(yīng)用范圍包括在傳輸裝置上抓取隨意散落的部件琅戏,并進(jìn)行裝運(yùn)、固定或小部件的裝配必工。
建立這樣的設(shè)備的要解決如下問題择常,包括控制的集成、伺服放大器與各種運(yùn)動(dòng)元件球垂,元件尺寸和控制與伺服的通信滋戳。
Adept科技公司的副總裁Joe Campbell指出,可靠性啥刻,快速的通信連接允許采用分布式放大器奸鸯。他指出咪笑,增加伺服放大器的智能、通信和功率娄涩,使得更小的設(shè)備能分布于機(jī)械的設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)窗怒,可以大大降低控制范圍。
他說蓄拣,我們不斷向小結(jié)構(gòu)方向發(fā)展扬虚,通過網(wǎng)絡(luò)重新架構(gòu)電源倍數(shù),推出小型的伺服套件球恤。這個(gè)小的套件是一個(gè)一體化的控制辜昵,包括完整的運(yùn)動(dòng),這樣工程師能搭建他們自己的機(jī)器人咽斧。
構(gòu)建一個(gè)客制化的工業(yè)機(jī)器人聽起來挺遙遠(yuǎn)的路鹰,但是有了某些機(jī)器人公司,如Adept公司掖猬,這一計(jì)劃就不在遙不可及。
另一個(gè)公司提供硬件和軟件平臺(tái) 它們?cè)试S工程師為OEM或特殊的機(jī)器人應(yīng)用搭建一個(gè)定制的機(jī)器人方案诀次。New Micros的小型控制器板卡IsoPod包括一個(gè)內(nèi)嵌的高級(jí)語言和并聯(lián)處理運(yùn)行系統(tǒng)赃律。
它的12脈寬調(diào)制(PWM)輸出能單獨(dú)控制每一個(gè)伺服,或能編組控制2個(gè)無刷DC電機(jī)凳慈。在經(jīng)過編程咆比,提供控制的坐標(biāo)軸。其配套的編程語言氨缅,IsoMax,是基于state machines的概念扩芋。編寫一個(gè)實(shí)時(shí)的任務(wù),必須描述虛擬機(jī)械 能監(jiān)測(cè)狀態(tài)妖局、運(yùn)行聪痢,以及移動(dòng)。虛擬并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)(Virtually Parallel Machine Architecture细企,VPMA)允許不止一個(gè)固態(tài)機(jī)床在一個(gè)虛擬的并聯(lián)形式中進(jìn)行安裝和獨(dú)立運(yùn)行翼袒。 其效果類似于20個(gè)郵票大小的微電腦,每個(gè)控制一個(gè)單獨(dú)的任務(wù)屯掖,并采用并聯(lián)模式玄柏。
如果說還存在什么爭(zhēng)論,(至少在供應(yīng)商到控制工程師之間)贴铜,那就是"開放控制"粪摘。討論哪個(gè)平臺(tái)能為OEM和最終用戶提供更多價(jià)值,開放的還是專有的平臺(tái)绍坝。開放的平臺(tái)通常建立在商用PC技術(shù)之上徘意,它能為供應(yīng)商之間的產(chǎn)品提供界面。在這個(gè)結(jié)構(gòu)之間,最終控制設(shè)計(jì)人員只能粗淺地搭建一個(gè)系統(tǒng)映砖。另外间坐,在一個(gè)廠商專有系統(tǒng)中,必須要保證所有的系統(tǒng)部分都能正常共同工作邑退。
公司逐步開放一些內(nèi)部的數(shù)據(jù) 用以與自動(dòng)化系統(tǒng)通信竹宋。一些公司從地層開始建立開放的機(jī)器人控制器。
基于PC技術(shù)的開放系統(tǒng)的一個(gè)重要的方面是可靠性地技。Cimetrix公司的CTO蜈七,Steve Sorensen認(rèn)為,包裝OEM的成功之處在于建立一個(gè)高速墅纲、delta-style包裝機(jī)器人薛津,采用其基于PC的控制技術(shù),具有軟PLC邏輯游淆。SigPak的機(jī)械顯示症妻,開放的控制也能保證其可靠性。
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