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详解工业机器人：精度、负载与视觉系统的融合应用
本文详细介绍了工业机器人和自动化生产线的相关知识，从安装注意事项、视觉系统与机器人的结合、精度和负载的定义，到提高精度的方法、选择适合自己的机器人以及负载和精度的关系等方面进行了全面解析。旨在帮助读者更好地理解和应用工业机器人，提高生产效率和产品质量。
工博士机器人科普知识
一、自动化生产线安装有哪些注意事项？
在自动化生产线安装过程中，需要注意以下几个方面的事项：
1.安装前准备：确保设备已经按照要求进行正确拆卸，准备安装所需工具，并检查安装位置是否符合要求。
2.安装步骤：将设备放置在安装位置，并根据指定尺寸进行调整；检查电源线，确保线路正确，并将电源接口连接到设备上；检查控制线，确保正确连接；安装完成后，进行调试和测试，确保设备运转正常；按照用户要求安装软件。
3.安全注意事项：安装过程中应注意安全，并确保安装位置符合要求。
4.调试与检测：安装完成后，应根据用户要求调试设备，并完成检测，确保设备正常运行。
5.环境整洁：设备安装完成后，应清理安装现场，确保环境整洁。
6.设备使用说明：安装完成后，应熟悉设备使用说明，确保正确使用设备。
此外，在装配生产线安装过程中，还需要注意以下几点：
1.平面布置：装配生产线的平面设计应保证零件的运输路线最短，生产工人操作方便，辅助服务部门工作便利，最有效地利用生产面积，并考虑装配生产线安装之间的相互衔接。
2.工作地排列：工作地的排列要符合工艺路线，当工序具有两个以上工作地时，要考虑同一工序工作地的排列方法。
3.高空作业与梯子使用：进行高空作业时，需配备保护用品，如套索或救生索。使用梯子时，应遵循相关规定，确保梯子安全固定，并有专人看管。
4.化学品与环保要求：使用化学品时，需按客户承包商化学品控制程序要求办理，并填写《外来化学品使用贮存申请单》。空的化学品容器和化学废料必须交给有资质的供应商进行处理。
5.安全指示标识：工地必须使用标识牌标出，防止闲杂人员进入工地内。
6.人身安全与消防：设备、材料等的停放必须得到客户承包商协调员的批准
以上是自动化生产线安装的一些注意事项，需要按照规范进行操作以确保生产线的正常运行。
二、为什么将视觉系统与机器人结合使用？
将视觉系统与机器人结合使用，是现代自动化生产中增强机器人功能、提高生产效率和产品质量的重要手段。以下是几个主要原因：
1.精准定位与导航：
○机器视觉可以提供实时的图像信息，帮助机器人精确地定位目标物体的位置、方向和姿态，从而实现精密抓取、装配等操作。
2.检测与质量控制：
○视觉系统能够进行高精度的产品检测，包括尺寸测量、外观缺陷检查等，确保产品质量的一致性和稳定性，避免人工检测带来的误差和疲劳导致的误判。
3.适应性与灵活性：
○机器视觉使机器人能够处理多种类型或不规则排列的工件，增强了生产线对不同产品规格和随机位置变化的适应能力。
4.识别与追踪：
○能够快速读取条形码、二维码或颜色标签等特征信息，用于追踪零部件或产品的流程状态，实现物料管理和追溯。
5.非接触式测量：
○通过图像分析进行无损测量，适用于不能直接接触的产品或表面，防止损坏产品的同时提高了数据采集的速度和准确性。
6.提高效率与降低成本：
○采用机器视觉技术的机器人能连续工作，减少因人工干预造成的停机时间，降低人力成本，同时提高整体的生产效率和产能。
综上所述，机器视觉系统的应用显著提升了工业机器人的智能化水平，使其在现代化制造业中承担起更为复杂和多样化的任务。
三、工业机器人精度和负载是什么？
工业机器人的精度指的是其重复定位精度，一般国产机器人精度在0.05mm，进口机器人的精度在0.02mm。决定工业机器人精度的因素主要有两大类，分别是动力学因素和运动学因素。其中动力学因素包括了机器人的质量、摩擦力、关节柔性、连杆柔性、惯性张量等；而运动学因素则主要有机械公差、加工误差、装配误差、减速器精度、减速器空程等。
工业机器人的负载则包括了工业机器人的额定负载和附加负载。额定负载又被成为工具负载，指的是工业机器人在各种位姿下法兰盘所能安装的最大载荷，具体是机器人夹具的质量与可抓取最大物体的质量相加。决定工业机器人额定负载的因素主要有电机功率、减速机功率、机器人总质量、质心、臂长、速度、加速度等多个方面。附加负载又被称为手臂负载，指的是附加在工业机器人机械臂上的负载质量，比如供能系统、上料系统、阀门、材料储备等。决定工业机器人附加负载的主要因素有各轴电机和减速机功率、磨损、加速度、轨迹、节拍时间等。
工业机器人精度和负载是其关键性能指标，分别衡量机器人在执行任务时的精细程度和承受能力。
精度：
工业机器人的精度通常是指机器人在完成预设动作时，其末端执行器（如夹爪、焊枪或喷嘴等）的实际位置与理论目标位置之间的最大允许偏差。这个偏差可以是定位精度（即静态精度，在机器人静止状态下测量）、重复定位精度（在同一位置多次重复操作时的定位一致性）或者动态精度（在运动过程中达到目标点时的位置精确度）。高精度对于需要精密装配、焊接、涂胶、切割或其他细致作业的应用至关重要。
负载：
负载则是指工业机器人在正常运行状态下所能搬运、加工或操作的最大有效载荷重量。这个参数直接影响机器人能够处理的工件大小和重量，以及在承载负荷时能否保持足够的刚性和稳定性来保证其精度不受影响。负载选择过小可能导致无法完成预期的任务，而选择过大则可能造成不必要的投资成本增加和运动性能下降。
因此，在设计、选型和使用工业机器人时，必须根据具体应用场景对精度和负载做出合适的选择和配置，以确保机器人既能满足工艺要求，又能高效稳定地工作。
四、如何提高工业机器人的精度？
可以通过以下几种方法提高工业机器人的精度：
●自动校准：借助视觉技术自动消除误差，脱离人工干预，以视觉自动补偿算法为例，它内置的AVPS技术，支持2D平面和3D空间的视觉测量、视觉轮廓、视觉感知，可以自动汇总分析机器人每次抓取的轨迹数据。当误差出现时，该系统的视觉算法库就可以根据累计的数据自动算出误差值，并在机器人进行下一次动作前将误差补偿回去，及时纠正机器人运动轨迹。
●视觉处理系统：通过内置的AVPS技术，支持2D平面和3D空间的视觉测量、视觉轮廓、视觉感知，自动汇总分析机器人每次抓取的轨迹数据，当误差出现时，该系统的视觉算法库可以根据累计的数据自动算出误差值，并在机器人进行下一次动作前将误差补偿回去，及时纠正机器人运动轨迹。
●模型控制：ABB公司对其Quick Move和True Move进行了对比演示，在使用模型控制后，可保证机器人在系统允许的任何速度下保持非常高的轨迹一致性。
五、如何选择适合自己的工业机器人？
在选择工业机器人时，可以考虑以下因素：
●工作负载：确定机器人需要承载的最大负荷和工作范围，根据应用需求选择适当的机器人型号和尺寸。
●功能需求：确定机器人需要执行的任务和功能，例如搬运、装配、焊接等，根据任务要求选择具备相应功能的机器人。
●精度要求：确定机器人需要达到的精度水平，例如定位精度、重复定位精度等，根据精度要求选择具备相应控制系统和传感器的机器人。
●工作环境：考虑机器人将在何种环境中工作，例如室内还是室外，高温还是低温环境，选择具备相应防护等级和适应环境的机器人。
●成本预算：根据预算限制选择符合预算范围内的机器人型号和配置。
●售后服务：考虑供应商提供的售后服务和支持，包括维修、保养、培训等方面。
推荐一些常用的工业机器人型号。
以下是一些常用的工业机器人型号，你可以根据实际需求选择合适的机器人：
●ABBIRB 6700系列：高负载能力、高速度、精确度高，适用于重型工业应用，如焊接、喷涂、搬运、装配等工业自动化应用。
●ABBIRB 2600系列：紧凑型设计适用于狭小空间，高速度和精度，但负载能力较低，不适用于重型任务，如装配、包装材料处理等需要高速精确操作的应用。
●ABBIRB 140系列：小型灵活适用于小型任务，容易集成到紧凑的工作环境中，但负载和速度相对较低，不适合重型任务，如零件处理、点胶、小型装配任务。
●ABB YuMi系列：协作型机器人，与人类共同工作，具有安全性能，但负载和速度较低，不适合高产量工业任务，如精细装配、医疗器械装配、实验室应用等需要人机协作的领域。
●ABB Flexfitr系列：高速高精度的机器人，适用于快速拾取和放置任务，但负载能力相对较低，适用于轻型应用，如食品加工、包装物料处理等需要高速精确操作的应用。
●六轴机器人：灵活度高，可以进行高速动作，且占地空间小，常见的应用场景有搬运、码垛、焊接、喷涂、打磨、包装等。
●SCARA机器人：也叫四轴机器人，成本不到六轴机器人的一半，一般用于一个平面内的搬运、装配、点胶、螺丝锁附等工作。
●并联机械臂：速度快，最高抓取得速度可达每分钟120次，但精度略低，通过视觉系统识别物品的种类和位置，坐标信息进行抓取，常用于食品日化行业的分类和装箱工作。
●直角坐标机器人：设计灵活，成本低，精度高，同时控制简单方便，常用于焊锡机、点胶机、自动锁螺丝机和非标自动化设备等领域。
除了ABB，还有哪些工业机器人品牌比较知名？
除了ABB，还有以下几个比较知名的工业机器人品牌：
●发那科（Fanuc Corporation）：总部位于日本，是全球领先的工业机器人制造商之一。
●安川机器人：有超过100年历史，机器人负重0.5公斤到1.35吨，广泛用于造车、码垛等。
●库卡机器人（KUKA Robotics Corporation）：德国品牌，是世界领先的机器人厂商，但在2022年3月25日已被美的集团收购。
●工博士机器人：一家集研发、生产、销售、技术服务于一体的专注于自动化焊接、智能化设备生产和机器人系统集成应用的科技型企业。该公司与ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA等机器人公司签订了战略合作关系，聚集了一批在机器人自动化领域耕耘多年的优秀人才，主导业务涵盖机器人焊接、切割、搬运、激光技术、机床上下料、钣金折弯、锻造等众多行业和领域。
六、工业机器人的负载和精度是否成正比？
工业机器人的负载和精度之间并不一定成正比关系。
一般来说，工业机器人的负载能力与其结构强度、电机功率等因素有关。负载能力较高的机器人通常具有更强大的机械结构和更大的电机功率，以承受更大的负载。
然而，机器人的精度主要取决于其控制系统、传感器和机械结构的精度。即使是负载能力较低的机器人，如果其控制系统和传感器精度高，机械结构设计合理，也可以实现高精度的操作。
因此，负载和精度之间并没有直接的正比关系。在选择工业机器人时，需要根据具体的应用需求来综合考虑负载能力和精度要求，并选择适合的机器人型号和配置。对于需要高精度操作的任务，可以选择具有高精度控制系统和传感器的机器人，而对于需要承载较大负载的任务，则需要选择具有足够负载能力的机器人。
综上所述，自动化生产线安装需注意安装环境、布局、安全等方面。视觉系统可提高机器人灵活性、效率、精确度和安全性。工业机器人精度和负载受多种因素影响，如机械结构、动力系统等。提高精度需关注控制系统、机械结构等。选择工业机器人需根据负载、精度需求、工作环境等因素综合考虑。负载与精度并非成正比，需根据具体需求进行选择。
