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用并联机器人去打螺丝?噱头还是真实力?

机器人大讲堂  · 公众号  ·  · 2024-09-18 14:00

正文

并联机器人,大家应该并不陌生。并联机器人以其高精度、高刚度和快速响应能力,在食品、医药和电子行业的物料搬运、包装和分拣等场景中展现出显著优势。



而在机器人领域里以仿人力控技术著称的非夕科技,选择了“并联机器人”作为旗下全新的产品线(非夕科技首次于2023年初发布全新自适应并联机器人玄晖Moonlight),并于 近日再次宣布玄晖机器人的批量开售。


此“玄晖”,是否为彼“并联”,让我们一探究竟。



核心技术揭秘


基于非夕一直以来的技术积累和优势,玄晖的核心特点正在于, 它结合了并联式架构和先进力控二者的技术优势, 非夕科技CEO王世全曾提到,自适应并联机器人的想法来源于非夕对自动化场景不断探索的过程和理解。他们发现, “在一些工艺场景中,客户对机器人的自由度要求较低,但对力控要求较高”, 一旦采用了并联结构,又能让机器人解决方案的性价比显著提升,而这,正是玄晖诞生的初衷。



采用并联式架构、只专注于平移运动的几个自由度,带来的好处是显而易见的:


一来是速度优势。 虽然为了保证优越的力控能力,玄晖没有将并联结构的高速优势发挥到极致,但与串联式机器人相比,它的工作节拍和整体效率都有大幅度提升,能够满足高速作业的需求。


二来是刚度优势。 市场上大多数的并联机器人的刚性表现都不突出,实际上,高刚性的结构能够保证较高的位置精度和力控精度,让自动化工艺的实现效果更优。


融合了先进的力传感和力控技术, 玄晖具备1kHz的力控响应频率,并且能达到0.5N的力控跟踪精度, 在作业时能够发挥出极佳的实时力反馈、稳定的末端力输出和优越的抗干扰能力。



由此,玄晖能够和拂晓系列一样, 具备在精细装配作业中十分重要的力控搜孔能力、误差自适应能力, 在柔性表面处理作业中影响最终工艺质量的曲面跟踪和贴合能力、轨迹学习能力,以及在复杂作业环境中实现抗干扰能力。


可以说, 玄晖融合了并联结构和先进力控二者的优势, 兼具了速度、精度和力控,为接触式工艺的自动化带来了新的思路。


柔性化开拓新场景


结合了并联和力控两方优势的玄晖,最能发挥作用的场景都有哪些?


非夕认为, 玄晖既可以更加柔性地完成传统并联机器人擅长的任务,如分拣、搬运等,又能够更为精细、快速地完成如打磨去毛刺、装配拧紧、柔性上下料类的精细作业。


等等,用并联机器人去打螺丝?是个好想法。



在3C行业常见的螺丝拧紧,客户对节拍和成本控制要求都很高。由于电路板很容易被螺丝损坏,所以在机器人操作时需要特别小心, 而玄晖的高力控精度能力能够让它在螺丝锁付时通过力反馈来感知螺钉是否准确插入螺孔,避免锁付失败或工件损伤。



而在发动机缸去毛刺应用中, 玄晖的稳定打磨线速度达800mm/s,最大加速度可达15m/s²; 而其末端在高速运动的同时,还能自适应工件R角、实时贴合发动机缸边缘,从而保证了良好的去毛刺效果。 该场景下玄晖的力控节拍效率极高,图中一圈去毛刺作业完成时长达到24s以内。


此外,稳定的运动控制结合精细力控,使玄晖能够处理多种柔软、易碎、贵重物品的相关操作,在保证操作对象安全的同时实现不错的作业节拍和良率,如食品加工、蔬菜移栽、精密电表上下料等。


全新设计带来新体验


在玄晖的发布内容中,我们还能继续发现很多产品设计上的巧思。


比如, 玄晖支持吊装、侧装、地面安装,以及任何其他角度的灵活安装, 这种安装灵活性可以帮助实现高效的空间利用,让自动化方案眼见的更加灵活,使其能在各种不同的环境中工作,甚至是狭小紧凑的空间。



之所以能够满足任意角度的 安装使用,据非夕所述,传统并联机器人自重普遍大于100kg,重心设计是围绕其 底座位置来分布的,使得其必须针对特定安装角度进行结构设计(欧盟机械指令中对标注的安装角度要求均进行两倍的自重承载测试),一旦改变安装角度,就会引起连杆和关节的额外应力,甚至导致机器人结构损坏, 而玄晖本身采用了非常轻量化的设计,使得整体结构均匀排布。


同时,不同于传统并联机器人的一体化设计(调整重力方向时需要对底层运动控制进行大范围调整,无法通过简单的配置就完成重力补偿), 玄晖采用了非夕一贯的层级式智能控制与模块化关节设计, 控制指令由控制器下发,分配进各个关节本身的控制系统,故只需要通过调整重力方向就可实现任意角度的安装。


又比如, 通过简洁的中空法兰盘设计,玄晖为集成模块预留了安装位置 ,因此用户可以无缝集成各种末端工具和视觉模块,在方案设计上有足够的灵活度和可扩展性。



在编程和部署方面,也非常有新意。 用户可以通过点位示教和本体零重力拖拽示教这两种简易的示教方式 ,将机器人调整到目标点位,完成快速测试或部署。


同时,玄晖也兼顾了非夕统一的图形化编程系统Elements,和二次开发工具RDK。



更远的未来


最后,我们再看看玄晖的工业设计。


整机主结构采用轻质铝合金材料打造, 基座采取三角形设计, 让人第一眼就感觉简洁、直观、大方;银灰与白色作为主色调、配备显示力矩状态的呼吸灯带,是与拂晓系列的一脉相承,也营造出了江上月光流淌般的静谧与皎洁。


在机器人性能方面,相比于同等负载并联机器人约120kg的自重, 玄晖的重量只有38kg,因此看起来非常轻盈。标准负载7kg,最大支持12kg负载,具备最大直径1200mm、最大高度400mm的工作范围,加之±0.05mm的重复定位精度,可以覆盖大多数的场景需求。



值得一提的是,“玄晖”二字取自诗句“几夕江楼月,玄晖伴静吟”,意为江畔月光的清辉,既与其英文名称“Moonlight”相符,又与“拂晓”将出的日光遥遥相对,致敬这些来自工科生的浪漫。


作为新一代的自适应并联机器人,让我们持续关注玄晖的表现吧,也希望非夕科技能够一如既往地为行业带来新的活力和突破。



内容来源:非夕科技和网络整理


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