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2020年04月20日 | 柔性机器人技术将是工业机器人发展的下一方向

2020-04-20 来源:珞石机器人

(文章来源:珞石机器人)

经过了半个多世纪的发展,工业机器人已广泛应用于生产制造的很多环节,但仍然有大量生产环节需要人工完成,机器人工人的数量目前仍然不到人类工人数量的1%,对于机器人工人的需求还远未满足,如果将范围扩展至商业、医疗康复等广义生产活动,这一需求更为庞大。面向这些需求,传统工业机器人的限制在哪里?协作机器人是否解决了这些问题?我们需要什么样的机器人技术?

传统工业机器人由器演化而来,和人工的比较优势是负载能力大、速度快、位置精度好。劣势是:应对环境不确定性的调整能力差,智能化程度低。协作机器人在传统工业机器人基础上通过降低结构重量,并限制功率和速度,实现与人在同一空间工作的安全保障,本质是工业机器人的一个分支。

工业机器人(包括协作机器人),都是控制机器人位置,一般采用示教-执行的开环过程,这种方式只能应用于严格结构化的场景,对场景中出现的不确定性不能很好处理。比如零部件装配,零部件公差配合的精度远高于机器人位置控制的精度,只靠位置控制完不成装配。而人工凭借力觉和手臂柔性,以及学习决策能力,可以轻松完成装配动作。所以目前工厂需要大量工人在零部件装配环节,工业机器人在这方面也做了大量应用尝试,但效率很难pk人手。

如果把机器人的应用场景扩展到商业、医疗康复等广义生产活动,比如康复理疗,工业机器人在这些场景下相对人类手臂更是完全处于弱势。医生更多靠手臂力度帮助病人完成护理动作,而人类手臂的肌肉控制柔顺特性,传统工业机器人很难实现。目前传统工业机器人仍然有大量的人工替代存量场景,但对于工业装配、广义生产活动,真正pk人类手臂的能力才是机械手臂的下一阶段目标。

虽然传统工业机器人也可以通过末端加力的方式实现力觉控制,但受限于面向位置的控制体系结构,力觉闭环经过的环节多,反应迟钝,节拍很慢,很难比拟人手。柔性机器人与传统工业机器人不同的软硬件体系结构:每个关节都配置,并且底层控制体系结构由原来的位置控制,转变为力和位置融合控制,使机器人兼具高精度位置控制和高动态力控制。

所谓高动态力控,即力的闭环频率相对工业机器人提升了一个到两个数量级,力觉反应更灵敏,同时实现模拟人类手臂肌肉控制的柔顺特性,使机器人具备了处理环境不确定性的能力。比如在零部件装配场景,可以通过控制相应方向的主动柔顺,模拟人手顺应位置偏差,进行柔顺装配。再比如复杂曲面打磨,柔性机器人在前进方向进行位置控制,在打磨压力方向进行力控制,并通过机械臂的柔顺调整,自适应曲面的变化,这和人工操作的特性是一致的。

依靠高动态力控技术,可以全面升级目前协作机器人的特性:比如通过灵敏力感知,实现更轻便的拖动示教,甚至可以直接拖动机器人写毛笔字,使机器人更易用。通过高灵敏度外力碰撞检测,使人机协作更安全。另外,如果把比作人类大脑决策,则机械臂运动控制类似小脑和肢体控制,只有位置控制的肢体是不协调的。而力觉和柔顺特性的加入,给上层智能提供了更强大平台支撑,可以加速AI在广义生产活动中的落地。

通过以上核心技术特性,柔性机器人可以解决生产装配等传统工业机器人的应用短板,同时可以使其可以拓展至辅助医疗和商业服务等更广泛的场景中。

(责任编辑:fqj)

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对于热电偶隔离缓冲放大电路,网友可能会有多种问题,以下是一些常见问题及其回答:

一、技术问题

  1. 什么是热电偶隔离缓冲放大电路?
    • 回答:热电偶隔离缓冲放大电路是一种专门用于热电偶信号处理的电路,它能够将热电偶产生的微弱电压信号进行放大,并通过隔离技术消除干扰信号,确保信号的准确性和稳定性。这种电路通常包括放大器和隔离器两部分,放大器用于增强信号,而隔离器则用于隔离输入和输出之间的电气连接,防止噪声和干扰的传递。
  2. 为什么需要热电偶信号的隔离和缓冲?
    • 回答:热电偶信号通常非常微弱,且易受到环境噪声和电磁干扰的影响。隔离可以切断输入和输出之间的直接电气连接,防止噪声和干扰信号进入测量系统,提高测量的准确性和可靠性。缓冲则可以减小负载对热电偶信号的影响,保护热电偶免受损坏,并稳定信号输出。
  3. 如何选择适合的热电偶隔离缓冲放大电路?
    • 回答:选择适合的热电偶隔离缓冲放大电路时,需要考虑多个因素,包括热电偶的类型、测量范围、精度要求、工作环境等。此外,还需要关注电路的输入阻抗、输出阻抗、增益稳定性、噪声水平等性能指标,以确保电路能够满足实际应用的需求。

二、实际应用问题

  1. 热电偶隔离缓冲放大电路在工业现场的应用有哪些?
    • 回答:热电偶隔离缓冲放大电路在工业现场有广泛的应用,如温度测量、温度控制、热处理过程监控等。它们可以用于测量各种高温、低温环境下的温度,并通过与控制器、记录仪等设备配合使用,实现对温度的精确控制和记录。
  2. 如何安装和调试热电偶隔离缓冲放大电路?
    • 回答:安装和调试热电偶隔离缓冲放大电路时,需要按照产品说明书的要求进行操作。一般来说,需要先将热电偶与电路的输入端正确连接,然后调整电路的增益、零点等参数,使输出信号符合实际应用的需求。在调试过程中,需要注意观察电路的输出信号是否稳定、准确,并检查是否有噪声和干扰信号的存在。
  3. 热电偶隔离缓冲放大电路的维护和保养有哪些注意事项?
    • 回答:热电偶隔离缓冲放大电路的维护和保养非常重要,可以延长电路的使用寿命并保证其性能稳定。在使用过程中,需要定期检查电路的接线是否牢固、元器件是否损坏、输出信号是否准确等。如果发现异常情况,应及时处理并更换损坏的元器件。此外,还需要注意保持电路的清洁和干燥,避免灰尘和水分进入电路内部导致故障。

三、其他问题

  1. 热电偶隔离缓冲放大电路的成本如何?
    • 回答:热电偶隔离缓冲放大电路的成本因产品型号、性能指标和生产厂家等因素而异。一般来说,高精度、高稳定性的电路成本会相对较高。在选择电路时,需要根据实际需求和预算进行综合考虑。
  2. 热电偶隔离缓冲放大电路的发展趋势是什么?
    • 回答:随着工业自动化和智能化的发展,热电偶隔离缓冲放大电路也在不断向高精度、高稳定性、高集成度方向发展。未来,这种电路可能会采用更先进的集成电路技术和信号处理技术,提高测量精度和抗干扰能力,并降低成本和功耗。同时,随着物联网技术的发展,热电偶隔离缓冲放大电路也可能会与无线通信技术相结合,实现远程监控和智能控制等功能。
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Galil Motion Control Inc.,成立于1983年,位于美国加州硅谷中心,是电子行业中运动控制技术的先驱。公司成立初期,便致力于研发基于微处理器的精密运动控制器。据《DESIGNNEWS》杂志报道,Galil是全球第一家推出数字运动控制器的公司,这一技术创新在业界引起了巨大反响。此后,Galil不断推陈出新,其产品已发展到第五代,采用RISC结构的DSP技术,结合最新控制理论及网络技术,使得伺服更新速率和指令执行周期显著提升,引领了运动控制领域的技术潮流。

故事二:全球市场的扩展

随着技术的不断成熟,Galil的产品逐渐在全球市场上占据了一席之地。目前,全球有超过500,000台Galil的运动控制器在稳定运行,应用领域覆盖了医疗、半导体、纺织、物料搬运、食品加工、机床、产业机械、航天、测试测量等多个行业。这一广泛的应用不仅证明了Galil产品的可靠性和稳定性,也为其在全球市场的扩展奠定了坚实的基础。

故事三:分布式运动控制器的诞生

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