阿童木機器人——打怪升級指南
自上世紀八十年代以來,一類以并聯(lián)機構(gòu)為主機構(gòu)的新型工業(yè)機器人(并聯(lián)機器人)為某些特定工業(yè)領域不斷提供出更為完美的解決方案,引起了工業(yè)界和學術界的普遍關注。在各種各樣的并聯(lián)機器人種類之中,存在一類由外轉(zhuǎn)動/移動副驅(qū)動、含平行四邊形支鏈的并聯(lián)機器人(又稱為并聯(lián)機械手)。這類機器人因可將驅(qū)動裝置布置在靜平臺(機架)上,而且從動臂多采用輕質(zhì)細桿制作而成,故末端動平臺可獲得很高的運動速度和加速度,特別適合于高速物流生產(chǎn)線上物料的分揀、搬運和抓放等操作,因此成為近年來研究和開發(fā)的熱點。
阿童木機器人是辰星(天津)自動化設備有限公司旗下的品牌,是國內(nèi)領先的并聯(lián)機器人制造商,創(chuàng)始團隊來自并聯(lián)機器人研發(fā)知名高校-天津大學;阿童木機器人擁有鉆石、金剛、閃電全系列并聯(lián)機器人核心自主知識產(chǎn)權(quán);阿童木機器人在整機性能、作業(yè)可靠性、現(xiàn)場使用經(jīng)驗方面具有無法比擬的優(yōu)勢,目前已率先實現(xiàn)對英國和俄羅斯的出口,創(chuàng)國產(chǎn)機器人整機出口的先例。阿童木機器人力圖做世界一流的并聯(lián)機器人企業(yè)。阿童木蜘蛛手在食品、制藥、電子、日化等行業(yè)的分揀、搬運、裝箱、抓取等環(huán)節(jié)都有涉及。
在這個機器逐漸替代人工的時代,并聯(lián)機器人有著很好的發(fā)展前景,但是市場競爭很激烈。阿童木蜘蛛手在質(zhì)量、性能等方面都達到了國外技術水平,甚至趕超他們。
圍繞高速并聯(lián)機械手高速高精作業(yè)需求,我們通常認為控制器、伺服電機、減速機是核心技術。但是事實上,這是我們將并聯(lián)機器人進行了拆分對待,忽視了并聯(lián)機器人本身的技術要素。那么,在并聯(lián)機器人通向產(chǎn)品的道路上,我們要打敗多少怪物,才能真正的取得成功呢?今天,我向大家講述阿童木并聯(lián)機器人產(chǎn)品的打怪升級之路。不過好在,我們團隊不懈努力制作了并聯(lián)機器人完美攻略。
這個都是圈圈的圖是個什么東西?看不懂??!這時我們內(nèi)心在吶喊,第一關就這么難?。∥襾斫o大家講講攻略吧!這第一關叫做拓撲綜合,其主要目的是根據(jù)需求,發(fā)明出能夠滿足動作需求的機構(gòu)。咱們現(xiàn)在看到的并聯(lián)機器人產(chǎn)品最初都是長得這個樣子的。咱們數(shù)學界是有一套組合拳來解決這個問題的,比如收縮圖理論、組合分析、枚舉論和螺旋理論等。數(shù)學真?zhèn)ゴ?,沒有數(shù)學這個回旋踢咱們可過不了這第一關??!同仁們加油!
這個看著好像是咱機器人的形狀了,不過咋還這么多符號呢?臉上全是茫然。咱們過了第一關,拿到了一個大致能實現(xiàn)需求的機構(gòu)構(gòu)型。這東西沒法用??!怎么知道輸入輸出的數(shù)學關系,怎么確定每個零部件的尺度參數(shù),確定機器人長多大呢?再如何經(jīng)過訓練讓機構(gòu)長出肌肉,確定每個零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)?又如何確定用多大的力來驅(qū)動這個機構(gòu)運動呢?這是第二關嗎?不是說好容易些的嗎?
沒辦法了,為了最后的成功,我們繼續(xù)攻略吧!第一步,我們得用空間向量或者螺旋理論建立描述我們這個機構(gòu)輸入輸出關系的運動學、動力學模型;第二步,我們結(jié)合機構(gòu)的運動特性提煉運動學和動力學方程中的優(yōu)化目標和約束條件,對機構(gòu)的尺度參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設計;第三步,我們根據(jù)尺度參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù),通過牛頓歐拉等等數(shù)學工具,再確定機構(gòu)的驅(qū)動參數(shù)。事實上述過程是這樣的:
好吧!看著就夠神秘!?。?!
老大,這時咱們可以做樣機了吧?怎么可能。無敵的老外,擔心你的模型是錯的,擔心你數(shù)據(jù)造假。咱還得過第三關——虛擬仿真,這時什么matlab、adams、samcef、ansys都得會??!這一套組合踢出去,萬水千山走過,我們自豪的說,沒問題了,仿真分析和理論設計吻合。
老大,我可以繪制零件圖紙了嗎?怎么可能。你知道每個零件公差精度怎么給嗎?你知道哪個零件需要重點關注嗎?你知道部件裝配精度需要如何保證嗎?你知道部件的裝配工藝嗎?
我終于明白了,我以后決不會說本體沒有核心技術了,是我還不懂啊!不懂就得學啊!好吧!又是數(shù)學!這第四關就是建立機器人的誤差分析模型,分離可補償誤差和不可補償誤差。針對可補償誤差,我們需建立運動學標定模型,在后面控制系統(tǒng)里進行補償;針對不可補償誤差,我們需進行靈敏度分析和公差設計,確定關鍵零部件的制造和裝配精度,并依據(jù)該精度確定零部件的裝配工藝和檢測方法。
以上四關過后,感覺天空飄起了彩虹,期盼的樣機本體部分終于可以制作了。不過,快樂的時刻都是短暫的。我們好像漏掉了什么東西?是的,我們只做骨架和肌肉,大腦怎么建呢?思維怎么形成呢?好在這是個產(chǎn)品,不是個人,這個大腦我們是可以買的。但是,不行啊,核心技術怎么能掌握在別人手里呢,況且我們還有優(yōu)秀的算法需要寫進去呢。
所以,我們下定決心,在市場一切反對自主研發(fā)的聲音下,我們成立了神秘的大腦研究部。從此,該部門開啟了沒有白天黑夜的過關之路。這第五關時間過得好長啊!弄得我們幾乎都快失去信心了。無數(shù)的彈藥都投在了這個地方。沒辦法,誰讓咱基礎差呢!好在我們唯一的資本就是年輕有毅力、善于學習。經(jīng)過長達3年的持續(xù)攻關,我們終于完成了大腦的建設,并在思維層面也取得了突破。通過對運動規(guī)律和抑振算法的研究,使得機器人的精度又提升啦!
眼看勝利的曙光盡在眼前了,我的內(nèi)心是激動、喜悅摻雜著淚水??!感覺終于要松一口氣了。啊!咋又來了一關!因為咱做的是產(chǎn)品,不能只是研究??!這些研究得落實成切實的產(chǎn)品性能,得轉(zhuǎn)化客戶需要的速度、精度等性能參數(shù)。當然最重要的是咱得做可靠性研究測試,這客戶的24小時使用,是無比糾結(jié)的一件事情,如果這個不過關,每天半夜電話可以打到你神經(jīng)衰弱的。好吧,那不用做思想工作了,咱們過關吧!
這次終于懂了,一個產(chǎn)品原來這么多東西!您了解了阿童木機器人的復雜程序了嗎?如果您有什么問題可以關注公眾號——阿童木機器人。