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工业机器人三十而立
 
慧聪网   2006年2月20日10时31分   信息来源:中工工控网    


机器人被发明的30多年来,SCARA机器人和知名的大型焊接喷涂机器人不断发展。

机器人被发明的30多年来,SCARA机器人和知名的大型焊接和喷涂机器人不断发展。PC-based技术和通信,如火线(FireWire)和以太网,以及精密元件带给设计人员更多新的开发方案。

提起机器人,甚至连工程师都会联想SONY的Aibo宠物狗,或者是Jetson的机器人家务助手。iRobot Corp公司,近期也推出了一些机器人产品,可帮助军队在阿富汗巡视岩洞,或者帮助考古学家在埃及沙漠中寻找古墓。也许,一些人还会想到Roomba自动吸尘器机器人。同时,许多应用实例正在解决不断增长的制造业的需要。

在SCARA机器人被发明的30多年来, 工业机器人已经成为制造业的主力军。大型工业6轴机器人在汽车制造中正发挥重要的作用,如点焊、重物卸货,像引擎支架;或者是将零件装入危险的设备中。括Fanuc Robotics模具 在Honda引擎工厂,还集成了DVT视觉系统。同时,SCARA机器人也能应用于小型的自动化装配设备的装卸和其他半导体行业中的小型装配任务。

对于那些不熟悉SCARA机器人的人来说,机器人仅仅是些铰接的抓取设备。抓取设备一般可进行两轴运动,里外两个方向的x轴和上下两个方向的z轴, 这种机器人结合了一个或2个轴心点,加上z轴,可覆盖更广范围。再加上一个功能强大的控制器,就能实现高速而精确度的功能。

gantry或笛卡儿式机器人在固定的x、y和z轴上移动,他们能足够应付将大的器件从一个传送带移动到另一个,或从一个机器移动到另一个。使用商业技术,如FireWire网络,改良的编码器和并联处理控制器,可使他们应用在一个更小、更高速和精确度更高的应用中,如元件装配和包装。

“Delta”机器人,一个最近开发的机器人,采用太空时代的材料,并结合了新的高速控制,不仅能实现高速,而且能保证其灵活性,解决抓取、分检和其他相似的应用。不是所有的机器人的创新都是时尚炫目的商业玩具或产品。对于工业而言,它具有巨大的发展空间。

Bosch Rexroth的市场服务经理Kevin Gingrich称,30年前,Bosch发明了SCARA机器人。在那个时候,我们一直致力于使控制和操作员界面在使用起来更为简单。为了实现这一目的,1998年,我们开始采用PC-based控制。我们在上层系统中使用Wind River的VxWorks实时操作系统(RTOS)和Microsoft Windows NT。这一结合为我们提供了可靠的控制性能,加上能够集成操作员界面、可视性和其他Windows应用。

系统集成商总是在寻求某种方式,为其客户的商业系统增加价值,机器人产品也不例外。Gingrich指出,相关的集成商寻找方式能接进RTOS,这样特们能够存取dlls,OPC服务器,定位指令和I/O访问。以太网连接能实现当地或远程的故障诊断和程序的升级。而且,Bosch已经在其SCARA系列中集成了完全编码器,这可消除在启动时对一个自动的归位指令的需求。考虑到适当的程序和安全性,开发商能建立一个单元,刚好足够运行而不浪费空间,这样机器人能在归位循环中触及到所有的区域。

除了SCARA机器人之外,还有许多其他的机器人。在传送装置上建立一个矩形结构,在x和y轴增加运动,建立一个z轴设置铰接端受动器和控制以及与运动,产生gantry或笛卡儿机器人。他们即使在高速下也能保证高精确度。应用范围包括在传输装置上抓取随意散落的部件,并进行装运、固定或小部件的装配。建立这样的设备的要解决如下问题,包括控制的集成、伺服放大器与各种运动元件,元件尺寸和控制与伺服的通信。

Adept科技公司的副总裁Joe Campbell指出,可靠性,快速的通信连接允许采用分布式放大器。他指出,增加伺服放大器的智能、通信和功率,使得更小的设备能分布于机械的设计能实现,可以大大降低控制范围。我们不断向小结构方向发展,通过网络重新架构电源倍数,推出小型的伺服套件。这个小的套件是一个一体化的控制,包括完整的运动,这样工程师能搭建他们自己的机器人。

构建一个客制化的工业机器人听起来挺遥远的,但是有了某些机器人公司,如Adept公司,这一计划就不在遥不可及。另一个公司提供硬件和软件平台,它们允许工程师为OEM或特殊的机器人应用搭建一个定制的机器人方案。New Micros的小型控制器板卡IsoPod包括一个内嵌的高级语言和并联处理运行系统。它的12脉宽调制(PWM)输出能单独控制每一个伺服,或能编组控制两个无刷DC电机。在经过编程,提供控制的坐标轴。其配套的编程语言,IsoMax,是基于state machines的概念。编写一个实时的任务,必须描述虚拟机械 能监测状态、运行,以及移动。虚拟并联机床结构(Virtually Parallel Machine Architecture,VPMA)允许不止一个固态机床在一个虚拟的并联形式中进行安装和独立运行。其效果类似于20个邮票大小的微电脑,每个控制一个单独的任务,并采用并联模式。

如果说还存在什么争论,(至少在供应商到控制工程师之间),那就是“开放控制”。讨论哪个平台能为OEM和最终用户提供更多价值,开放的还是专有的平台。开放的平台通常建立在商用PC技术之上,它能为供应商之间的产品提供界面。在这个结构之间,最终控制设计人员只能粗浅地搭建一个系统。另外,在一个厂商专有系统中,必须要保证所有的系统部分都能正常共同工作。公司逐步开放一些内部的数据用以与自动化系统通信。一些公司从地层开始建立开放的机器人控制器。

基于PC技术的开放系统的一个重要的方面是可靠性。Cimetrix公司的CTO,Steve Sorensen认为,包装OEM的成功之处在于建立一个高速、delta-style包装机器人,采用其基于PC的控制技术,具有软PLC逻辑。SigPak的机械显示,开放的控制也能保证其可靠性。

 
 
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