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工业机器人柔性控制 | TF92回顾

阅读量:341 2023-02-20 收藏本文

2月7日,CCF TF第92期活动“工业机器人柔性控制”吸引了7000多人实时在线聆听并参与互动,探讨技术理论知识及实战经验。来自知名高校、工业机器人行业及消费电子制造业头部企业的资深专家围绕主题从不同层面分享了研究成果和行业最佳实践,同时与参会者进行热烈的学术交流。


随着制造业的转型升级,智能化需求日益增多,工艺复杂程度不断提升,制造企业对产线柔性化的需求也更加迫切。工业机器人是实现工业生产智能化的关键设备,因此,工业机器人对于制造企业产线柔性的实现至关重要。那么,如何让机器人突破传统工业机器人的局限,使其具有更高灵敏度、精确性以及自主适应的能力,从而赋能柔性制造升级,以满足制造业对柔性生产和灵活制造的需求以及组装加工设备日益精细化的需求。在本次的会议中,我们倾听了上海大学教授、上海机器人研究所常务副所长袁建军;三菱电机自动化(中国)有限公司,资深机器人产品专家邱永亮及联宝科技博士后工作站机器人研究员张学钢对工业机器人柔性控制的相关技术理论及应用的见解。来自高校、科研院所及各行各业的参会嘉宾享受了此次的线上技术盛宴并围绕主题展开了深入探讨。


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CCF应用专业委员会委员、联宝(合肥)电子科技有限公司CIO、安徽省CIO协会理事,联想工业互联网研究院智库委员会委员徐文胜首先作开场致辞。徐文胜在IT全球化战略部署、智能制造流程建立,以及数字化信息平台建设等方面经验丰富,并拥有多年智能制造及工业互联网的实践经验,简洁的开场介绍就将参会嘉宾带入了思考。近年来,随着市场需求的个性化趋势凸显,小批量、多批次、差异化生产将是未来制造业的趋势,而此类生产模式对机器人的柔性、灵活性及智能化程度均提出了更高的要求。如何实现工业机器人的柔性控制,以适应环境不确定性,如何让工业机器人在柔性生产线中更好发挥应用,满足柔性生产线结构和出产商品以及工艺的多种多样与可变性需求,以保证产品质量和生产高效率,为智能制造助力赋能。由此引出了嘉宾对工业机器人柔性控制相关的深入分享。


协作机器人及复合机器人技术及应用

 

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袁建军分享内容


主题分享中,上海大学教授、上海机器人研究所常务副所长、上海机器人产业技术研究院副院长袁建军首先介绍了协作机器人及复合机器人的发展背景。传统工业机械臂刚度大,在人机共同作业的情况下需要人机隔离以保证人身或物料等多方安全,适用于高速的量化生产,但是对于多批次小批量的生产其智能化及柔性等方面受到极大挑战。另一方面受国家强政策牵引及市场端牵引,机器人是朝阳产业。然后结合新兴技术介绍了机器人的演进,分享中袁建军指出机器人是新兴技术融合发展和创新迭代的重要载体,不断从单一感知向全域感知提升、从智能感知向认知感知升级、从单机智能向集群智能演进、从围栏操作向人机协作跃迁。接下来他结合协作机器人及复合机器人的构成组件、自身特质和实际案例论述了它们在工业制造、服务等领域的创新应用。协作机器人相对于传统工业机械臂的主要区别点在于采用总线走线方式,模块化的拼接以及控制器集成,有自身小巧、移动性高、应用场景丰富等特点,主要服务于工业领域中的非标场景。不过与传统工业机器人相比,性能上还是有明显劣势,在服务领域有更大的拓展空间。复合机器人是直接面向应用的新型机器人,具有更智能的自主能力可以应对更复杂场景环境、更复杂作业任务。分享中他还通过实例展示了两类机器人如何为柔性化制造创造更多可能。


最后袁建军分享了未来关于拓展机器人产业发展空间的两点想法:一是以应用需求为牵引实施“机器人+”应用行动,二是完善“机器人+”应用支撑服务体系。


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力觉控制下的机器人柔性组装


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邱永亮分享内容


三菱电机自动化(中国)有限公司资深机器人产品专家邱永亮主要从技术层面及应用层面讲解了如何在现有工业机器人的基础上突破传统工业机器人的局限性,让机器人尽可能地去近似人,从而实现柔性组装适用于更多的工业场景。他首先介绍了通过各类视觉传感器以及力传感器与传统机器人相结合,赋予机器人以视觉和触觉,从而让机器人能够完成一些传统机器人不能完成的工作。接着从基本介绍、基本原理、功能概要等方面对力学传感器进行了展开介绍。力学传感器主要是实现三维空间的力觉感知、微小力或者力矩输出,其功能主要有力觉控制,比如力控制、刚度控制等;力觉检知,比如数据参照、数据锁定等;主要用途一是任意方向输出一定的力,比如保压、研磨去毛刺等工业场景,或者根据受力反馈进行作业,比如精密部件组装、阻尼检测等工业场景。邱永亮结合实践案例对力觉控制机器人的具体功能进行了详细的讲解,并分享了一些相关功能的主要工业应用场景,比如力控制可实现维持接触状态机器人动作,可用于精密抛光、打磨等场景;刚度控制,可实现根据力回馈实现柔性作业,避免工件损伤,可用于精密组装、插装场景等。最后,他把技术和实际应用相结合,展示了一些力觉控制下的机器人柔性组装在智能制造企业中的实际应用场景,给我们很多想象空间。


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消费电子制造业的机器人柔性控制系统设计

 

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张学钢分享内容


来自头部制造型企业联宝科技的博士后工作站机器人研究员张学钢从探索消费电子制造业机器人系统的需求出发讲述了当前消费电子制造业需要的两种柔性即柔性生产的能力和柔性作业的能力。然后,针对两种柔性做了进一步分析,他指出柔性作业其实是一个作业工艺的问题,从机器人的角度来说,要实现柔性作业的工艺主要基于柔顺力控方案,从控制算法角度主要包括直接力控、力/位混合控制、间接力控等;而柔性生产在消费电子制造业难以实现的原因之一在于当前生产体系或控制系统的工艺参数、作业逻辑是以离线编程的方式固化的无法实时调整。张学钢分享了联宝科技的软硬解耦的柔性生产的硬件方案和系统方案,并通过实例向大家展示了如何实现工艺参数、作业逻辑等的实时自适应调整从而实现柔性生产。接下来,他通过基于柔顺控制的柔性生产的案例向我们展示了联宝科技对于未来柔性生产智能制造的新模式的探索,通过设计数据解析和软硬解耦方案实现全流程无人为干预的机器人调整控制实现柔性生产。最后,张学钢简单阐述了消费电子制造业机器人的未来趋势,工业机器人正向依靠人工智能技术进行规划和控制的方向演进,其中需要的关键技术包括新型示教与快速部署技术、全域感知和柔顺作业技术、基于持续学习和协作学习的智能化作业技术,为企业如何在实际中开展技术预研提供了有效参考。


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在提问互动环节,线上嘉宾积极参与,提出了很多实际且深刻的问题,例如在复合机器人中,机械臂多采用协作机械臂还是传统工业机械臂?复合机器人在狭小空间范围应用中,应着重关注哪些技术?基于力觉控制进行柔性组装相对于基于视觉控制进行柔性组装,主要的核心优势有哪些?AC310控制系统,软硬解耦是如何具体实现的?AC310系统是否可以更好的应用到复合机器人上以及带力觉感知的机器人中?


三位分享嘉宾就提问表达了自己的看法,袁建军指出机械臂的选择和技术需要从实际需求出发,例如建筑场景的3D打印需要的大范围大尺寸的结构,小的协作机器人就无法实现,另一方面需要考虑控制系统二次开发及通信方面的问题,协作机器人具有比较好的人机接口。邱永亮指出目前实际应用中力觉与视觉相结合的应用功能场景比较多,视觉初步定位后力觉组装,但在一些柔软产品组装上视觉不易实现,力觉相对来说具有优势,此外产品的来料不一致时可通过力觉组装避免产品损伤。张学钢指出AC310将设备的控制和执行解耦,将控制算法全部封装进运动控制核,通过软件来调度硬件的执行,进而达到软硬解耦的目标,AC310很适合复合机器人等场景,除了软硬解耦的优势外,还具备小型化、高功能密度和低功耗的优势。


本期会议内容丰富,2个小时的线上分享,从理论到实践再到实际工程应用,层层递进分享了专家眼中的工业制造领域相关的工业机器人柔性控制技术及其应用和具体实践,线上交流气氛热烈。TF第92期活动《工业机器人柔性控制》圆满结束。本期精彩回顾视频可在CCF数字图书馆观看,欢迎持续关注TF更多精彩活动!


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更多互动内容及问题解答:

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