詳解工業機器人：精度、負載與視覺系統的融合應用

本文詳細介紹了工業機器人和自動化生產線的相關知識，從安裝注意事項、視覺系統與機器人的結合、精度和負載的定義，到提高精度的方法、選擇適合自己的機器人以及負載和精度的關系等方面進行了全面解析。旨在幫助讀者更好地理解和應用工業機器人，提高生產效率和產品質量。

工博士機器人科普知識

一、自動化生產線安裝有哪些注意事項？

在自動化生產線安裝過程中，需要注意以下幾個方面的事項：

1.安裝前準備：確保設備已經按照要求進行正確拆卸，準備安裝所需工具，并檢查安裝位置是否符合要求。

2.安裝步驟：將設備放置在安裝位置，并根據指定尺寸進行調整；檢查電源線，確保線路正確，并將電源接口連接到設備上；檢查控制線，確保正確連接；安裝完成后，進行調試和測試，確保設備運轉正常；按照用戶要求安裝軟件。

3.安全注意事項：安裝過程中應注意安全，并確保安裝位置符合要求。

4.調試與檢測：安裝完成后，應根據用戶要求調試設備，并完成檢測，確保設備正常運行。

5.環境整潔：設備安裝完成后，應清理安裝現場，確保環境整潔。

6.設備使用說明：安裝完成后，應熟悉設備使用說明，確保正確使用設備。

此外，在裝配生產線安裝過程中，還需要注意以下幾點：

1.平面布置：裝配生產線的平面設計應保證零件的運輸路線最短，生產工人操作方便，輔助服務部門工作便利，最有效地利用生產面積，并考慮裝配生產線安裝之間的相互銜接。

2.工作地排列：工作地的排列要符合工藝路線，當工序具有兩個以上工作地時，要考慮同一工序工作地的排列方法。

3.高空作業與梯子使用：進行高空作業時，需配備保護用品，如套索或救生索。使用梯子時，應遵循相關規定，確保梯子安全固定，并有專人看管。

4.化學品與環保要求：使用化學品時，需按客戶承包商化學品控制程序要求辦理，并填寫《外來化學品使用貯存申請單》。空的化學品容器和化學廢料必須交給有資質的供應商進行處理。

5.安全指示標識：工地必須使用標識牌標出，防止閑雜人員進入工地內。

6.人身安全與消防：設備、材料等的停放必須得到客戶承包商協調員的批準

以上是自動化生產線安裝的一些注意事項，需要按照規范進行操作以確保生產線的正常運行。

二、為什么將視覺系統與機器人結合使用？

將視覺系統與機器人結合使用，是現代自動化生產中增強機器人功能、提高生產效率和產品質量的重要手段。以下是幾個主要原因：

1.精準定位與導航：

○機器視覺可以提供實時的圖像信息，幫助機器人精確地定位目標物體的位置、方向和姿態，從而實現精密抓取、裝配等操作。

2.檢測與質量控制：

○視覺系統能夠進行高精度的產品檢測，包括尺寸測量、外觀缺陷檢查等，確保產品質量的一致性和穩定性，避免人工檢測帶來的誤差和疲勞導致的誤判。

3.適應性與靈活性：

○機器視覺使機器人能夠處理多種類型或不規則排列的工件，增強了生產線對不同產品規格和隨機位置變化的適應能力。

4.識別與追蹤：

○能夠快速讀取條形碼、二維碼或顏色標簽等特征信息，用于追蹤零部件或產品的流程狀態，實現物料管理和追溯。

5.非接觸式測量：

○通過圖像分析進行無損測量，適用于不能直接接觸的產品或表面，防止損壞產品的同時提高了數據采集的速度和準確性。

6.提高效率與降低成本：

○采用機器視覺技術的機器人能連續工作，減少因人工干預造成的停機時間，降低人力成本，同時提高整體的生產效率和產能。

綜上所述，機器視覺系統的應用顯著提升了工業機器人的智能化水平，使其在現代化制造業中承擔起更為復雜和多樣化的任務。

三、工業機器人精度和負載是什么？

工業機器人的精度指的是其重復定位精度，一般國產機器人精度在0.05mm，進口機器人的精度在0.02mm。決定工業機器人精度的因素主要有兩大類，分別是動力學因素和運動學因素。其中動力學因素包括了機器人的質量、摩擦力、關節柔性、連桿柔性、慣性張量等；而運動學因素則主要有機械公差、加工誤差、裝配誤差、減速器精度、減速器空程等。

工業機器人的負載則包括了工業機器人的額定負載和附加負載。額定負載又被成為工具負載，指的是工業機器人在各種位姿下法蘭盤所能安裝的最大載荷，具體是機器人夾具的質量與可抓取最大物體的質量相加。決定工業機器人額定負載的因素主要有電機功率、減速機功率、機器人總質量、質心、臂長、速度、加速度等多個方面。附加負載又被稱為手臂負載，指的是附加在工業機器人機械臂上的負載質量，比如供能系統、上料系統、閥門、材料儲備等。決定工業機器人附加負載的主要因素有各軸電機和減速機功率、磨損、加速度、軌跡、節拍時間等。

工業機器人精度和負載是其關鍵性能指標，分別衡量機器人在執行任務時的精細程度和承受能力。

精度：

工業機器人的精度通常是指機器人在完成預設動作時，其末端執行器（如夾爪、焊槍或噴嘴等）的實際位置與理論目標位置之間的最大允許偏差。這個偏差可以是定位精度（即靜態精度，在機器人靜止狀態下測量）、重復定位精度（在同一位置多次重復操作時的定位一致性）或者動態精度（在運動過程中達到目標點時的位置精確度）。高精度對于需要精密裝配、焊接、涂膠、切割或其他細致作業的應用至關重要。

負載：

負載則是指工業機器人在正常運行狀態下所能搬運、加工或操作的最大有效載荷重量。這個參數直接影響機器人能夠處理的工件大小和重量，以及在承載負荷時能否保持足夠的剛性和穩定性來保證其精度不受影響。負載選擇過小可能導致無法完成預期的任務，而選擇過大則可能造成不必要的投資成本增加和運動性能下降。

因此，在設計、選型和使用工業機器人時，必須根據具體應用場景對精度和負載做出合適的選擇和配置，以確保機器人既能滿足工藝要求，又能高效穩定地工作。

四、如何提高工業機器人的精度？

可以通過以下幾種方法提高工業機器人的精度：

●自動校準：借助視覺技術自動消除誤差，脫離人工干預，以視覺自動補償算法為例，它內置的AVPS技術，支持2D平面和3D空間的視覺測量、視覺輪廓、視覺感知，可以自動匯總分析機器人每次抓取的軌跡數據。當誤差出現時，該系統的視覺算法庫就可以根據累計的數據自動算出誤差值，并在機器人進行下一次動作前將誤差補償回去，及時糾正機器人運動軌跡。

●視覺處理系統：通過內置的AVPS技術，支持2D平面和3D空間的視覺測量、視覺輪廓、視覺感知，自動匯總分析機器人每次抓取的軌跡數據，當誤差出現時，該系統的視覺算法庫可以根據累計的數據自動算出誤差值，并在機器人進行下一次動作前將誤差補償回去，及時糾正機器人運動軌跡。

●模型控制：ABB公司對其Quick Move和True Move進行了對比演示，在使用模型控制后，可保證機器人在系統允許的任何速度下保持非常高的軌跡一致性。

五、如何選擇適合自己的工業機器人？

在選擇工業機器人時，可以考慮以下因素：

●工作負載：確定機器人需要承載的最大負荷和工作范圍，根據應用需求選擇適當的機器人型號和尺寸。

●功能需求：確定機器人需要執行的任務和功能，例如搬運、裝配、焊接等，根據任務要求選擇具備相應功能的機器人。

●精度要求：確定機器人需要達到的精度水平，例如定位精度、重復定位精度等，根據精度要求選擇具備相應控制系統和傳感器的機器人。

●工作環境：考慮機器人將在何種環境中工作，例如室內還是室外，高溫還是低溫環境，選擇具備相應防護等級和適應環境的機器人。

●成本預算：根據預算限制選擇符合預算范圍內的機器人型號和配置。

●售后服務：考慮供應商提供的售后服務和支持，包括維修、保養、培訓等方面。

推薦一些常用的工業機器人型號。

以下是一些常用的工業機器人型號，你可以根據實際需求選擇合適的機器人：

●ABBIRB 6700系列：高負載能力、高速度、精確度高，適用于重型工業應用，如焊接、噴涂、搬運、裝配等工業自動化應用。

●ABBIRB 2600系列：緊湊型設計適用于狹小空間，高速度和精度，但負載能力較低，不適用于重型任務，如裝配、包裝材料處理等需要高速精確操作的應用。

●ABBIRB 140系列：小型靈活適用于小型任務，容易集成到緊湊的工作環境中，但負載和速度相對較低，不適合重型任務，如零件處理、點膠、小型裝配任務。

●ABB YuMi系列：協作型機器人，與人類共同工作，具有安全性能，但負載和速度較低，不適合高產量工業任務，如精細裝配、醫療器械裝配、實驗室應用等需要人機協作的領域。

●ABB Flexfitr系列：高速高精度的機器人，適用于快速拾取和放置任務，但負載能力相對較低，適用于輕型應用，如食品加工、包裝物料處理等需要高速精確操作的應用。

●六軸機器人：靈活度高，可以進行高速動作，且占地空間小，常見的應用場景有搬運、碼垛、焊接、噴涂、打磨、包裝等。

●SCARA機器人：也叫四軸機器人，成本不到六軸機器人的一半，一般用于一個平面內的搬運、裝配、點膠、螺絲鎖附等工作。

●并聯機械臂：速度快，最高抓取得速度可達每分鐘120次，但精度略低，通過視覺系統識別物品的種類和位置，坐標信息進行抓取，常用于食品日化行業的分類和裝箱工作。

●直角坐標機器人：設計靈活，成本低，精度高，同時控制簡單方便，常用于焊錫機、點膠機、自動鎖螺絲機和非標自動化設備等領域。

除了ABB，還有哪些工業機器人品牌比較知名？

除了ABB，還有以下幾個比較知名的工業機器人品牌：

●發那科（Fanuc Corporation）：總部位于日本，是全球領先的工業機器人制造商之一。

●安川機器人：有超過100年歷史，機器人負重0.5公斤到1.35噸，廣泛用于造車、碼垛等。

●庫卡機器人（KUKA Robotics Corporation）：德國品牌，是世界領先的機器人廠商，但在2022年3月25日已被美的集團收購。

●工博士機器人：一家集研發、生產、銷售、技術服務于一體的專注于自動化焊接、智能化設備生產和機器人系統集成應用的科技型企業。該公司與ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA等機器人公司簽訂了戰略合作關系，聚集了一批在機器人自動化領域耕耘多年的優秀人才，主導業務涵蓋機器人焊接、切割、搬運、激光技術、機床上下料、鈑金折彎、鍛造等眾多行業和領域。

六、工業機器人的負載和精度是否成正比？

工業機器人的負載和精度之間并不一定成正比關系。

一般來說，工業機器人的負載能力與其結構強度、電機功率等因素有關。負載能力較高的機器人通常具有更強大的機械結構和更大的電機功率，以承受更大的負載。

然而，機器人的精度主要取決于其控制系統、傳感器和機械結構的精度。即使是負載能力較低的機器人，如果其控制系統和傳感器精度高，機械結構設計合理，也可以實現高精度的操作。

因此，負載和精度之間并沒有直接的正比關系。在選擇工業機器人時，需要根據具體的應用需求來綜合考慮負載能力和精度要求，并選擇適合的機器人型號和配置。對于需要高精度操作的任務，可以選擇具有高精度控制系統和傳感器的機器人，而對于需要承載較大負載的任務，則需要選擇具有足夠負載能力的機器人。

綜上所述，自動化生產線安裝需注意安裝環境、布局、安全等方面。視覺系統可提高機器人靈活性、效率、精確度和安全性。工業機器人精度和負載受多種因素影響，如機械結構、動力系統等。提高精度需關注控制系統、機械結構等。選擇工業機器人需根據負載、精度需求、工作環境等因素綜合考慮。負載與精度并非成正比，需根據具體需求進行選擇。