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【演讲】固高科技刘越:机器人运动控制的开放化和柔性化

2017-01-03 18:08 高工机器人网 阅读:33524
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摘要2016年12月22日下午,在绿的谐波冠名的2016高工机器人年会上,固高科技机器人事业部总经理刘越在以“核心零部件的技术革新”为主题的专场论坛上,发表了主题为“机器人运动控制的开放化和柔性化”的个人演讲,向大家分享了其对于柔性和开放式工业机器人的理解。

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  【文/黎先才】自1999年成立以来,固高科技(深圳)有限公司(简称“固高科技”)汇集了一批在运动控制及机电一体化领域有独特建树的科技精英,专注于装备制造的“大脑”,将工业自动化和信息化技术结合,致力于成为中国制造强有力的支持者,以推动中国装备制造业智能化的转型升级。

  众所周知,工业机器人的控制系统是决定机器人功能和性能的主要因素,它的主要任务,就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。

  眼下,机器人控制系统将向着基于PC机的开放型控制器方向发展,这便于标准化、网络化、伺服驱动技术的数字化和分散化、多传感器融合技术的实用化,及工作环境设计的优化和作业的柔性化。

  2016年12月22日下午,在绿的谐波冠名的2016高工机器人年会上,固高科技机器人事业部总经理刘越在以“核心零部件的技术革新”为主题的专场论坛上,发表了主题为“机器人运动控制的开放化和柔性化”的个人演讲,向大家分享了其对于柔性和开放式工业机器人的理解。

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  以下为演讲实录:

  机器人控制系统的要达到的基础

  刘越:固高科技是一个做开放性平台的公司,今天我就讲一讲固高科技对开放性和柔性系统的理解,我主要通过以下几个方面来和大家分享。

  先说说机器人控制系统的基础,这里讲的基础是指工业机器人控制系统要达到什么样的基本技术条件,才可以具备柔性和开放性。

  第一,先看机器人控制系统技术。机器人控制系统通过软硬件架构来说,分硬件和软件。硬件是技术设备和辅助外围设备,软件是算法和系统应用。

  我们看机器人的主控控制器,第一种方式是总线型控制器,接下来,最常用的是脉冲+方向的增量式或者模拟量、脉冲式的控制模式,对客户的要求也比较低。

  固高科技做控制器这么久,针对于工业机器人系统还是有自己的理解。我们慢慢发现,驱控一体是一个方向,从2012年固高科技做863项目的时候,就发现这是一个方案,更主要的是,我们可以有可靠的EMC兼容性测试。

  之前,有系统交给客户后会遇到过各种各样的问题,例如现场受到干扰、有脉冲等等。因此,我们在做驱控一体整体化解决方案时,就是为了把这些问题控制在内部。和六轴的驱控一体,将是固高科技针对于工业机器人行业推出的一款全新的产品。

  机器人控制系统的其他辅助设备

  刘越:机器人系统的其他辅助设备,对于机器人系统也会反复被用到。第一是机器人控制系统的核心部分,还有运动学标定,标定部分是提高以后机器人精度不能绕过的途径。

  固高科技有了自己的运动学标定算法和标定设备,我们基于国外安川等设备的三款机型进行了测试,对机器人系统做完标定之后,来对比两套系统的运行效率和运行节拍。

  如果精度达不到客户要求时,就会寻找是控制器的问题还是哪里出了问题。我们是做控制器的公司,首先从我们的角度去解决这个问题。

  外围设备中,有很重要的精度标定的问题,我们叫运动学标定,这是我们自己做的运动学标定设备。

  智能相机的应用有很多,这是工业现场的首演系统,做视觉引导、视觉抓取。这是我们在工博会上的展示方案,基于四轴产品,来完成这样的操作。

  接下来,我们还会讨论另外一个问题,就是软件系统。我们最常提到,要把机器人控制好。前面解决了机器人运动和运动精度的问题,动力学的部分也是我们一直在潜心研究的课题。

  基于动力学部分,我们做了四年时间。首先是运动学部分,行动机器人的防碰撞功能要有,对于我们的客户来说,我们最主要要解决的是机器人系统的关节损害问题。

  因为机器人在运动过程中很可能会损坏关节设备,而我们可以很欢快的和机器人在一起玩,但是这种应用在弧焊应用中还有自己的场景。

  加了我们的碰撞检测,我们当时的测法、撞偏枪的几率,只会偏离2毫米。最主要的根本是只有完成了动力学的基本算法和动力学的基本标定过程,才能做好。我们面临的问题是客户的本体有很多种,而我们做了一套机器人的标定算法。

  “机器人的应用工艺也很重要”

  刘越:因为机器人和人一样面临找工作的问题,机器人动起来很容易,如果没有这个技能,就不能在这个行业里做这个活。

  所以,我们在做机器人基础时,在开放之前,要准备一些基本的应用工艺包,可以让客户去选择,这是我们基于视觉或者编码器来做的在线跟踪,通用机器人构型对于我们来说都是一样的。

  第二个应用是弧焊,这些焊接工艺包,都是我们企业未来切入焊接领域时必须要准备的一些基础技术,在这些工作上,我们做了很多年的积累,目的是为了帮助客户快速切入到这些行业。

  接下来还有激光切割,码垛、钣金跟随折弯。国产机器人系统的优势在哪里?国产系统最好的优势是可以进行本地技术服务化、本地快速帮助客户定制化。

  例如折弯跟随功能,我们用两个星期就做完了,使用效果还不错,就是因为本地服务团队贴近于终端客户,可以第一时间快速响应客户的需求和应用。

  我们还有离线系统的应用,这也是和我们的合作伙伴一起来做的。在这个过程中,右上角使用的是我们自己开发的写字离线编程软件,来做写字的轨迹。

  对于我们来说,我们会采用通用的方式,让客户实现机器人雕刻。这个行业说大不大、说小也不小,我们主要瞄准石雕行业,可以很容易对各种机器人进行建模,这就是我们离线雕刻的应用。

  在软件部分,我们还有现在经常会讲的工业4.0的解决方案,公司有专门的信息化团队,他们已经把我们的系统和终端客户系统打通了。比如,我在系统里只需要加十几行代码,就可以实时上传所有资料,这个应用在上海工博会时进行了展出,主要是碰撞检测。

  前面讲的是为了要把工业机器人系统真正做到后面的柔性和开放,必须要做好一些基础准备,证明我们自己可以。

  固高之于机器人的柔性和开放性理解

  刘越:接下来我要讲的是机器人柔性的部分。对于柔性的理解,如果我的客户是一个终端客户、是一个机器人制造商,对于我们来说,多机器人模型+多工艺模块的任意组合,是我们最大的体现。我们可以支持市面上可以看到的所有工业机器人结构,右边是七个不同的工艺模块,你可以选Skara机器人。

  机器人系统模型,现在在我们模型中有30多种本体结构。我们发现,在做工业机器人系统的时候,从比成理论来讲,传统的建模已经不够用的,尤其是对于特殊结构的机器人,我们要跨越一个系统,去对系统进行重新建模。

  所以下面的数学基础理论的支撑,我们包含了几个不同的数学工具。用好它们,机器人控制系统就像一个魔方一样,这是我们的柔性和开放性的体现。

  接下来,我们可以看一下工业机器人系统的开放部分。前面讲了,我们已经为工业机器人的基本功能准备了一些基础的工艺和模块,在这里讲我们开放的部分,固高科技一直是做开放平台的。

  我经常对客户这样讲,原本固高科技的机器人事业部应该是不存在的,结果发现推了很多年没有结果,我们就自己做了这样一套系统,既然做了就要做好。所以,我们的硬件快速,客户用固高科技提供的基础机器人系统,都没有问题。

  如果客户觉得这个工作量很大,我们可以提供基本的机器人控制函数接口,让客户直接在这里做他的工艺开发,这也是增值的部分。接下来是云数据部分,我们可以很方便挂钩,让客户在远程可以看到。

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