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工業(yè)1.0的特征是機(jī)械化工業(yè)2.0的特征是電氣化工業(yè)3.0的特征是信息化工業(yè)4.0的特征是網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)4.0的機(jī)器人
工業(yè) 1.0 的特征是機(jī)械化
工業(yè) 2.0 的特征是電氣化
工業(yè) 3.0 的特征是信息化
工業(yè) 4.0 的特征是網(wǎng)絡(luò)化
工業(yè)4.0的機(jī)器人，完成的自動(dòng)化生產(chǎn)工作，10%不到，大量的生產(chǎn)工作還需要靠人工
工業(yè)5.0,時(shí)代，是人機(jī)協(xié)作新時(shí)代，能解決40%以上工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的問(wèn)題。
在生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器人只有與工人或操作人員的頻繁良性協(xié)作，其自動(dòng)化才能更好的發(fā)揮潛能。
傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化生產(chǎn)中，往往需要繁雜的編程和漫長(zhǎng)的精力做設(shè)定，而能夠做到的也僅僅是按照既定的程序進(jìn)行工作。
新型協(xié)作機(jī)器人能夠直接與人類(lèi)員工并肩工作。在人機(jī)協(xié)作領(lǐng)域中，人與機(jī)器得以互補(bǔ)和促進(jìn)。工人可以加入人性化元素，使產(chǎn)品個(gè)性化，而協(xié)作機(jī)器人可以事*行產(chǎn)品加工，或是為工人備妥需要加工的產(chǎn)品。
機(jī)器人的使用不代表工人將被替代，而是增強(qiáng)工人的能力，并且讓他們能夠使用協(xié)作機(jī)器人作為多功能的工具，例如將其作為螺絲刀，包裝設(shè)備和碼堆機(jī)等等，從而完成更加繁重和危險(xiǎn)的工作。
新型協(xié)作機(jī)器人能夠與工人們共享空間，并肩工作而無(wú)需使用安全隔離，而且允許員工隨時(shí)檢查生產(chǎn)進(jìn)程，靈活掌控生產(chǎn)過(guò)程。
協(xié)作機(jī)器人需要具備這些特性：操作靈活安全，易編程。只有具備這些先決條件，人機(jī)互動(dòng)協(xié)作才能蓬勃發(fā)展。
合動(dòng)智能協(xié)作機(jī)器人控制技術(shù)
合動(dòng)智能除了實(shí)現(xiàn)協(xié)作機(jī)器人關(guān)鍵的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，還在控制器上進(jìn)行了深入的研究，特點(diǎn)如下：
l 采用TMS320F28335 DSP處理器
l 能實(shí)現(xiàn)4-6軸的點(diǎn)到點(diǎn)的控制
l 采用CAN總線(可定制升級(jí)EtherCAT,可定制開(kāi)發(fā))與驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行通訊
l 支持碰撞保護(hù)
l 支持拖動(dòng)編程
l 支持G代碼
速度前瞻
在激光切割、二維繪圖、二維快速定位等運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程中，CAD/CAM 系統(tǒng)以直線代替曲線進(jìn)行軌跡擬合，生成的數(shù)控代碼往往由眾多的微小直線段G代碼組成，再經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)解釋、執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的控制。如果采用每一段軌跡都進(jìn)行通常的加速、勻速和減速停止的運(yùn)動(dòng)控制，則在加工過(guò)程中存在電機(jī)加減速頻繁、噪聲大、加工表面質(zhì)量不好和加工效率低等問(wèn)題。
本公司針對(duì)此問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了速度前瞻算法，提前對(duì)后續(xù)三條路徑段的情況進(jìn)行處理，對(duì)最近的三條線段共多個(gè)點(diǎn)速度進(jìn)行前瞻處理，根據(jù)每段的線段長(zhǎng)度、進(jìn)給加速度、X軸、Y軸速度和轉(zhuǎn)彎角度的速度約束條件，計(jì)算這三條線段的合理的加減速控制，實(shí)現(xiàn)路徑段之間的進(jìn)給速度高速銜接，極大提高運(yùn)行的速度和降低運(yùn)行過(guò)程中的抖動(dòng)。
下圖為采用該算法測(cè)試的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)軌跡的案例，下圖黑色曲線為運(yùn)動(dòng)軌跡，共有90個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，89條線段，圖中紅色曲線顯示的是每條線段對(duì)應(yīng)的速度曲線，每條線段表示起始速度和終止速度。
速度前瞻實(shí)驗(yàn)曲線
圓弧過(guò)渡
若要提高加工速度又要避免沖擊，通常有下面兩種解決方案：一是拐點(diǎn)處降速，即降低矢量插補(bǔ)速度的大小，二是拐點(diǎn)處的平滑過(guò)度。而對(duì)于方案一，若每一處拐點(diǎn)均將速度降到一個(gè)設(shè)定值，則會(huì)降低總體效率。故需要研究一個(gè)算法，來(lái)計(jì)算處理每一個(gè)拐點(diǎn)處的降速問(wèn)題，根據(jù)拐彎處的矢量速度的夾角的大小降到相應(yīng)的速度，使得提高總體加工效率的同時(shí)又要避免沖擊；對(duì)于方案二，可以采用圓弧過(guò)渡法進(jìn)行平滑過(guò)渡，用該方法來(lái)處理兩相鄰運(yùn)動(dòng)矢量銜接處的速度，過(guò)渡小圓弧的半徑可以隨著誤差的變化而自動(dòng)調(diào)整，銜接處的速度為小圓弧的加工速度，能實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)。
圓弧過(guò)渡實(shí)驗(yàn)曲線
以上是兩個(gè)不規(guī)則圖，個(gè)圖只畫(huà)出直線運(yùn)動(dòng)的部分，圓弧過(guò)渡的部分沒(méi)有畫(huà)出；第二個(gè)用繪制圓弧指令把圓弧也畫(huà)上，在轉(zhuǎn)彎較大的地方會(huì)進(jìn)行圓弧過(guò)渡。采用圓弧過(guò)渡后，能取得下圖所示更平穩(wěn)的速度：
圓弧過(guò)渡速度曲線
如果僅有速度前瞻而沒(méi)有圓弧過(guò)渡，速度曲線為：
速度前瞻速度曲線
因?yàn)樵谙噜従€段過(guò)渡時(shí)，速度不需要降底到速度前瞻得到的轉(zhuǎn)彎速度即能實(shí)現(xiàn)過(guò)渡，因而速度曲線會(huì)更加平滑，因?yàn)樵黾訄A弧過(guò)渡后平均速度會(huì)增加，運(yùn)動(dòng)的速度會(huì)更快和更加平滑。
拖動(dòng)編程
隨著機(jī)器人技術(shù)的日益成熟以及應(yīng)用的不斷普及，機(jī)器人正逐漸融入社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面，并發(fā)揮越來(lái)越不可替代的作用。在“工業(yè) 4.0" 和 “中國(guó)制造 2025"的背景下，為了適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)快速多變的特點(diǎn)以及滿足日益增長(zhǎng)的復(fù)雜性要求，機(jī)器人不僅要能長(zhǎng)期穩(wěn)定地完成重復(fù)工作，還要具備智能化、網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放性、人機(jī)友好性的特點(diǎn)。作為工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新的一個(gè)重要方面，示教技術(shù)正在向利于快速示教編程和增強(qiáng)人機(jī)協(xié)作能力的方向發(fā)展。
1) 基于力矩控制的零力平衡的機(jī)器人直接示教編程
這是一種更為直接和*的機(jī)器人拖動(dòng)示教編程方法，借助機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型，控制器可以實(shí)時(shí)地算出機(jī)器人被拖動(dòng)時(shí)所需要的力矩，然后把提供該力矩給電機(jī)使得機(jī)器人能夠很好地輔助操作人員進(jìn)行拖動(dòng)。力矩的計(jì)算如下列公式所示：
其中
公式中的
是通過(guò)逆動(dòng)力學(xué)算得的電機(jī)所需要的力矩，其計(jì)算公式包括慣性力項(xiàng)、 科里奧利力和離心力項(xiàng)、重力項(xiàng) 以及摩擦力項(xiàng)，其中摩擦力模型可以分解為粘性摩擦力項(xiàng)、庫(kù)侖摩擦力項(xiàng)以及補(bǔ)償。該算法的優(yōu)勢(shì)主要如下：
(1) 零力控制方法對(duì)操作者更加的友好，在精確的動(dòng)力學(xué)模型的幫助下，拖動(dòng)機(jī)器人時(shí)要克服的機(jī)器人自身重力，摩擦力以及慣性力都得到了相應(yīng)的電機(jī)力矩的抵消，使得機(jī)器人能夠輕松的拖動(dòng)。
(2) 算法也保證了當(dāng)外力被撤銷(xiāo)時(shí)，機(jī)器人能夠迅速地靜止在當(dāng)前位置，保證設(shè)備和操作人員的安全。
(3) 在動(dòng)力學(xué)模型中，各關(guān)節(jié)的力矩是可以單獨(dú)控制的，所以機(jī)器人的拖動(dòng)點(diǎn)不再被固定在機(jī)器人末端或者多維傳感器上，操作者可以在機(jī)器人任意位置去拖動(dòng)機(jī)器人，使操作更加靈活多變。
2) 合動(dòng)智能機(jī)器人的拖動(dòng)編程技術(shù)
針對(duì)當(dāng)前的主流應(yīng)用需要，合動(dòng)智能已開(kāi)發(fā)出能夠應(yīng)用于協(xié)作機(jī)器人上的拖動(dòng)示教技術(shù)。該技術(shù)以基于力矩控制的零力平衡的機(jī)器人直接示教為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)傳感器（sensorless）的基于力矩控制的零力平衡拖動(dòng)示教。
這種拖動(dòng)示教方法，除了具備上述的基于力矩控制的零力平衡的機(jī)器人直接示教外，還有著一個(gè)最主要的優(yōu)勢(shì)，就是無(wú)需外加關(guān)節(jié)力矩傳感器，降低成本，同時(shí)也提高算法的通用性。
整機(jī)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)
力靈敏度
小于5N
位移精度
0.5mm
初始響應(yīng)時(shí)間
0.2s
反饋頻率
500Hz
特點(diǎn)
◇ 力靈敏度高
響應(yīng)速度快，可以實(shí)現(xiàn)外部受力的快速反饋
◇ 位移精度高
可以實(shí)現(xiàn)空間位置的精確移動(dòng)
◇ 拖動(dòng)方向系數(shù)可調(diào)
拖動(dòng)過(guò)程靈活
◇ 操作簡(jiǎn)單方便
◇ 應(yīng)用領(lǐng)域廣
應(yīng)用
◇ 支持多種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人，兼容UR等多個(gè)品牌機(jī)器人通訊協(xié)議，無(wú)需二次開(kāi)發(fā)。
◇ 適用于醫(yī)療輔助、打磨、涂膠、人機(jī)協(xié)作、引導(dǎo)定位、焊接、上下料等場(chǎng)景
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