工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置,它能自動(dòng)執(zhí)行工作,是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮,也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行,現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。松健機(jī)器人下面給大家介紹一下工業(yè)機(jī)器人組成結(jié)構(gòu)和核心部件。

一、工業(yè)機(jī)器人組成結(jié)構(gòu)

工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括臂部、腕部和手部,有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3~6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度,其中腕部通常有1~3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu),用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào),并進(jìn)行控制。

二、工業(yè)機(jī)器人核心部件

1、工業(yè)機(jī)器人控制器


工業(yè)機(jī)器人控制器國(guó)內(nèi)外差距小?？刂破魇菣C(jī)器人的大腦,發(fā)布和傳遞動(dòng)作指令。包括硬件和軟件兩部分:硬件就是工業(yè)控制板卡,包括一些主控單元、信號(hào)處理部分等電路,國(guó)產(chǎn)品牌已經(jīng)掌握;軟件部分主要是控制算法、二次開發(fā)等,國(guó)產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、易用性等還有差距。


控制器的問題在于,由于其“神經(jīng)中樞”的地位和門檻相對(duì)較低,成熟機(jī)器人廠商一般自行開發(fā)控制器,以保證穩(wěn)定性和維護(hù)技術(shù)體系。因此控制器的市場(chǎng)份額基本跟機(jī)器人本體一致。國(guó)際上也有KEBA、倍福、貝加萊這樣提供控制器底層平臺(tái)的廠商。因此在當(dāng)前環(huán)境下國(guó)內(nèi)專業(yè)研發(fā)控制器的企業(yè)會(huì)比較艱難。


控制器的機(jī)會(huì)在于標(biāo)準(zhǔn)化和開放性?，F(xiàn)有的機(jī)器人控制器封閉構(gòu)造,帶來開放性差、軟件獨(dú)立性差、容錯(cuò)性差、擴(kuò)展性差、缺乏網(wǎng)絡(luò)功能等缺點(diǎn),已不能適應(yīng)智能化和柔性化要求。開發(fā)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器,各個(gè)層次對(duì)用戶開放是機(jī)器人控制器的一個(gè)發(fā)展方向。我國(guó)863計(jì)劃也已經(jīng)立項(xiàng)。機(jī)器人接口統(tǒng)一是大趨勢(shì),未來可能會(huì)出現(xiàn)提供控制器模塊的平臺(tái)型企業(yè)。


2、工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)


工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)競(jìng)爭(zhēng)激烈,外資掌握話語權(quán)。伺服電機(jī)在機(jī)器人中用作執(zhí)行單元,是影響機(jī)器人工作性能的主要因素。伺服電機(jī)主要分為步進(jìn)、交流和直流,機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用多的是交流伺服,約占65%伺服電機(jī)與控制器關(guān)聯(lián)緊密。


伺服系統(tǒng)外資企業(yè)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。日系品牌憑借良好的產(chǎn)品性能與極具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格壟斷了中小型OEM(設(shè)備制造業(yè))市場(chǎng)。2014年,伺服系統(tǒng)市場(chǎng)TOP15廠商中,前三名均為日系品牌,總份額達(dá)到45%。國(guó)內(nèi)企業(yè)整體份額低于10%左右。

我國(guó)伺服系統(tǒng)自主配套能力已現(xiàn)雛形。較大規(guī)模的伺服品牌有20余家。國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品功率范圍多在22KW以內(nèi),技術(shù)路線上與日系產(chǎn)品接近。從市場(chǎng)規(guī)模來看,2014年伺服電機(jī)在所有應(yīng)用行業(yè)規(guī)模68億人民幣,增速為8.3%;其中機(jī)器人增速高達(dá)50%,迅速成長(zhǎng)為伺服系統(tǒng)應(yīng)用中排名第六的行業(yè)。

3、工業(yè)機(jī)器人減速機(jī)

工業(yè)機(jī)器人減速機(jī)市場(chǎng)高度壟斷,普及期國(guó)產(chǎn)減速機(jī)無法實(shí)現(xiàn)全面進(jìn)口替代。減速機(jī)用來精確控制機(jī)器人動(dòng)作,傳輸更大的力矩。分為兩種,安裝在機(jī)座、大臂、肩膀等重負(fù)載位置的RV減速機(jī)和安裝在小臂、腕部或手部等輕負(fù)載位置的諧波減速機(jī)。RV減速機(jī)被日本納博特斯克壟斷,諧波減速機(jī)日本哈默納科占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

諧波減速機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,僅有三個(gè)基本零部件,加上哈默納科的專利早已到期,國(guó)產(chǎn)諧波減速機(jī)跟國(guó)外相比差距不算大。無錫綠的的諧波減速機(jī)已經(jīng)在國(guó)產(chǎn)機(jī)器人上面有廣泛應(yīng)用。

RV減速機(jī)核心難點(diǎn)在于基礎(chǔ)工業(yè)和工藝。RV減速機(jī)是純機(jī)械的精密部件,材料、熱處理工藝和高精度加工機(jī)床缺一不可。我國(guó)在這幾個(gè)方面長(zhǎng)期落后,并非單靠某個(gè)企業(yè)所能解決。要將200多個(gè)零部件組合在一起,精度要求苛刻,零部件之間的公差匹配需要多年經(jīng)驗(yàn)積累。