在云計算、5G通信技術、物聯網的興起之下,人工智能、機器人已成為各制造業競相角逐的核心技術。機器人在當前工業制造中占據著重要地位,它既是智能裝備產業的重要組成部分,也是支撐我國制造業轉型升級的重要基礎。
國內自動化生產線中,現在的零部件都是用高精度的工業機器人機械手加工,但是在裝配時,多數時候仍需要人類親力親為,而工業機器人機械手和人融合將能解決這一問題。要做到人與工業機器人機械手的融合,就要把人的符號化能力、學習能力、預見能力、自我調節能力、邏輯推理能力與工業機器人的精準、力量、重復能力、作業時間、環境耐受力結合在一起。深圳市兆威機電股份有限公司(以下簡稱“兆威”)在微型傳動系統方面,幫助實現工業機器人實現智能化,搶抓智能制造紅利。
工業機器人智能化,即讓機器人有感覺、有知覺,能夠迅速、準確地檢測及判斷各種復雜的信息。隨著執行與控制、自主學習與智能發育等技術進步,機器人將從預編程、示教再現控制、直接控制、遙操作等被操縱作業模式,逐漸向自主學習、自主作業方向發展。
兆威通過標準化的機械手傳動系統驅動模塊組裝制造工業機器人的關節、視覺等傳動組件。微型傳動系統驅動結構可以改變工業機器人結構去提升工業機器人的作業精度、改善工業機器人的作業環境以適應工作強度高、環境復雜作業的需求。
工業機器人關鍵零部件包括精密減速器、伺服電機及驅動、控制器等,是價值鏈中利潤關鍵點,機器人制造企業與其上游零部件企業的關系呈現出供應商壟斷型特殊形態。
工業機器人所用于傳動形式的齒輪的模數都介于0.15～0.5mm之間,屬于小模數齒輪。對齒輪壽命要求也比較高,對噪音更敏感。兆威在設計工業機器人機械手傳動系統的時候,重心放在齒輪參數優化,同時在減速器內部增加離合機構,當機器跌倒減速器受到外接沖擊時,齒輪能得到保護。此外,該系統選用的電機齒輪回差小,輸出級接近零側隙嚙合,行星輪既和太陽輪嚙合又和內齒輪嚙合,裝配方便。
此外,在耐磨材料技術、加工工藝優化技術、潤滑技術、裝配技術、可靠性及壽命檢測技術以及傳動機理的探索中,兆威摸索研發了適合機器人應用的效率、低重量的系列化減速器(齒輪箱)。該機械手減速電機在結構、空間設計有嚴格的要求,在提高可靠性的同時,降低總成本,具有扭矩剛性大、振動小、耐沖擊性強、承載能力大、小體積等特點,更好滿足六自由度機器人的傳動需,大大提了智能機器人感知與識別、機構與傳動、控制與交互等方面的性能。
當前,各個國家都在研究、開發和發展組合式機器人,這種機器人將由標準化的伺服電機、傳感器、手臂、手腕與機身等工業機器人組件標準化組合件拼裝制成。研究新型機器人結構是未來發展趨勢。我國工業機器人的大部分核心部件為自主研發和生產,在同類產品中價格優勢明顯,性價比較高。且供貨周期短,服務響應水平及時,但我國在工業機器人領域起步較晚,產業主要在中下游行業,生產和銷售規模較小。
整體來看,我國工業機器人核心零部件國產化的趨勢已經開始初步顯現,但技術和經驗積累還需要一定時間,大多數企業還處于小批量生產和推廣應用階段。因此,培育具有國際競爭力的龍頭企業,帶動中小企業向專、精、特、新方向發展,形成集群效應,增強產業競爭合力,將是未來我國機器人產業發展努力的方向。
隨著人力成本的上升,我國生產制造智能化改造升級的需求日益凸顯。據國際機器人聯合會(IFR)預測,到2020年,將有170萬個新工業機器人應用到世界各地的工廠中。這也意味著我國工業機器人的發展還存在著很大的發展空間。
過去依靠要素成本驅動的優勢不再,機器人的應用,正開始為傳統制造業釋放出減員增效的新紅利。當前智能機器人市場不斷擴大,智能機器人行業持續涌入創新型企業完善產業生態,行業賽道將進一步優化細分,差異化產品的升級之路迫在眉睫。