Промышленные роботы: анализ основных технологий и промышленных приложений

 

Как основное оборудование в современном производстве, промышленные роботы являются высокопрограммируемыми автоматизированными устройствами, способными выполнять сложные операции с высокой точностью и стабильностью в различных промышленных сценариях с помощью заранее установленных программ. Их сфера применения охватывает такие области, как производство автомобилей, сборка электроники, обработка металлов и логистика, эффективно повышая эффективность производства и снижая затраты на труд. В этой статье мы будем углубляться в технические характеристики, методы классификации, основные компоненты и промышленное применение промышленных роботов.

 

I. Технические характеристики и классификация

Основные преимущества промышленных роботов заключаются в их гибкости, точности и долговечности. В соответствии с различными техническими стандартами промышленные роботы могут быть в основном классифицированы в следующие категории:

1. Классификация по типу конструкции

Картезианские координатные роботы: они обеспечивают движение по трем ортогональным линейным осям и подходят для простых задач управления и позиционирования.

- Ставковые роботы: они принимают многоротационную структуру соединения с гибким движением и подходят для сложных процессов, таких как сварка и сборка.

Роботы SCARA: с горизонтальной конструкцией соединения они балансируют скорость и точность и часто используются для сборки электронных компонентов.

Параллельные роботы: с многоветвой цепной структурой они предлагают высокую скорость и высокую точность и подходят для таких сценариев, как сортировка и упаковка.

 

2. Классификация по режиму управления

Серво-управляемые роботы: они достигают точного движения через закрытую систему обратной связи и подходят для высокоточной обработки.

Несерво-управляемые роботы: они опираются на механические предельные устройства и подходят для повторяющихся фиксированных задач.

 

3. Классификация по уровню разведки

Роботы для обучения и программирования: они требуют ручного руководства и обучения и подходят для стандартизированных производственных линий.

Роботы восприятия: они интегрируют сенсоры зрения и силы и могут адаптироваться к изменениям окружающей среды.

Интеллектуальные совместные роботы (коботы): они имеют функции взаимодействия человека и машины и могут делиться рабочим пространством с рабочими.

 

II. Основные системы и ключевые технологии

Промышленные роботысостоят из механического корпуса, приводной системы, системы управления и системы восприятия:

- Механический корпус: он включает в себя исполнительные механизмы, такие как рука и запястие, и материалы в основном легкий алюминиевый сплав или углеродное волокно.

- Система привода: Серводвигатели и гармонические редукторы находятся в центре, обеспечивая высокую скорость ответа и высокий - выход крутящего момента.

Система управления: на основе операционной системы в режиме реального времени (RTOS), она поддерживает многоосное совместное управление и планирование пути.

Система восприятия: она интегрирует датчики, такие как лидар и 3D-видение, для достижения адаптивного захвата и избежания препятствий.

 

Ключевые показатели производительности включают точность повторного позиционирования (в пределах ± 0,02 мм), нагрузочную способность (от 3 кг до 500 кг), рабочий радиус (от 0,5 м до 4 м) и степень свободы (4 - 7 ос). Эти параметры непосредственно влияют на применимый диапазон роботов.

 

III. Применение в промышленности и тенденции развития

1. Автомобильное производство: на него приходится 40% общего объема применения, охватывающего такие процессы, как сварка, окраска и окончательная сборка. В этой области доминируют шестиосные роботы.

2. Электроника 3С: роботы SCARA используются для точной сборки мобильных телефонов и компьютеров, а совместные роботы участвуют в проверке качества и упаковке.

3. Логистика и складское хранение: AGV и роботизированные вооружения работают в сотрудничестве для реализации автоматической сортировки и паллетизации грузов.

4. Новые области: Спрос в таких областях, как производство новых энергетических батарей и обработка медицинских устройств, быстро растет.

 

Будущие направления развития сосредоточены на:

Интеллектуальное обновление: алгоритмы ИИ помогают в автономном принятии решений и оптимизации процессов.

- Гибкое производство: модульная конструкция поддерживает быстрые изменения модели для удовлетворения требований малого - партийного производства нескольких сортов.

Углубление сотрудничества между человеком и роботом: датчики безопасности и адаптивные технологии управления повышают безопасность сотрудничества.

 

IV. Технические проблемы и направления оптимизации

В настоящее время промышленным роботам необходимо преодолеть технические узкие места, такие как восприятие в режиме реального времени в высокодинамичных средах, совместное планирование с несколькими машинами и проектирование компонентов с длительным сроком службы. Кроме того, снижение зависимости от импорта от основных компонентов (таких как редукторы) и разработка недорогих решений будут ключом к содействию популяризации отрасли.

 

Как основной носитель Четвертой промышленной революции, промышленные роботы эволюционируют от однофункциональных устройств исполнения до интеллектуальных производственных узлов. Их технологический прогресс будет продолжать изменять глобальный производственный ландшафт. Предприятиям необходимо всесторонне оценить такие факторы, как нагрузка, точность и стоимость развертывания на основе своих собственных потребностей, и выбрать подходящие роботизированные решения для максимальной эффективности производства.