《电子技术应用》

中国智造不能光说不练,并联机器人给咱长脸

2015/3/27 9:51:00

       在食品工厂的分拣包装车间里,对一种新口味饼干的分拣工作正在井然有序地进行着。在流水线上,散乱放置的饼干不断被传送带传递到分拣区域,而几名“三头六臂”的特殊员工正不断将一块块饼干快速而精准地抓取起来,再整齐地码放在旁边的包装盒内,整套动作迅速而有条不紊。

  这些“三头六臂”的员工并不是人类,而是一台台新型的并联机器人,在视觉系统的引导下,每台这样的机器人在一秒钟内就能准确无误地完成多次动作,其效率和工作连续性远远超过熟练的人类工人。今天,这种先进而便捷的智能化设备正在不断走进食品、药品以及电子制造等各大行业,成为显著提升效能的生产利器。

  更为可喜的是,在并联机器人这 个充满潜力的新兴领域,也已经有“中国力量”的身影开始了自信的角逐,中国工业机器人领军企业沈阳新松机器人自动化股份有限公司就是这样一个典型的例子。 为了打造出真正代表中国本土实力、符合全球标准的并联机器人产品,新松机器人与全球能效管理专家——施耐德电气进行了强强联合,率先走出了一条创新研发与 合作共赢之路。

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  并联机器人的中国化挑战

  由于此前一度存在着生产授权方面的限制,并联机器人步入产业化阶段的时间并不长。但前两年一经解禁,这种新兴的智能化设备便立刻成为了全球众多主流工业机器人厂商关注的焦点领域。

  新松并联机器人项目负责人邱继红博士介绍说:“我们注意到并联机器人近年来发展非常快,是有现实的推动因素的。一方面,制造业的人工成本在不断 地抬高;另一方面,技术的发展使工业机器人在效率、精度等方面的优势越来越明显,这使市场对并联机器人的需求将不断增长。中国的企业必须有能力拿出产品去 竞争这块市场。”

  正是这样的趋势,促使新松决定在并联机器人领域提前布局,并在2012年就开始进行产品研发。当然,这种中流击水、立足长远的策略,也就必然意味着在技术研发和产品规划等方面的一系列挑战。

  首先,新松研发的并联机器人,需要在各项性能上达到国际水准,为未来的市场竞争赢得过硬的技术筹码。并联机器人这类设备主要用于精密紧凑的应用 场合,竞争点集中在速度、重复定位精度和动态性能等方面,在成本上也要有较好的控制。这就意味着作为并联机器人核心的运动控制解决方案应该具有卓越水准, 在性能和总体拥有成本上达到最优化。

  其次,新松作为机器人领域首屈一指的中国企业,强劲的自主创新研发能力一直是这家企业最主要的核心竞争力之一。所以,其采用的软硬件技术平台也 必须具有优秀的开放性和扩展性,便于新松发挥自身技术特长,针对各种垂直行业需求做出深度的定制和开发,实现其在市场上的差异化优势。

  最后,新松还要面对另外一个不小的挑战:多元化的行业需求环境。邱继红博士谈到:“并联机器人本身的硬件结构和控制性能只算是产品研发的一部 分,机器人要投入实际使用,就必须适应多样化的行业需求。面对不同的具体工艺,机器人要采用不同的抓取方式、应用程序、行业标准等,这也是我们必须要掌握 的一个重要技术。”

  在这些挑战面前,新松也在不断寻找合作伙伴,希望在自身技术体系基础上,为自身提供更全面的积累和支持。经过多个方面的综合考量,施耐德电气凭借其基于PacDrive高端运动控制平台的工业机器人解决方案,最终成为了新松机器人在并联机器人项目上的深度合作伙伴。

统一解决方案打造卓越平台

  正如卓越的食材能够让优秀的厨师发挥出最大的潜能和厨艺,最终做出一桌好菜一样,施耐德电气在这一项目中为新松公司提供的正是其基于PacDrive3高端运动控制平台的工业机器人方案。PacDrive3这套“解决方案食材”所具备的优异性能、开放性和可定制化的特点,让新松机器人这位“工业界大厨”的优势研发力量如虎添翼,将其在机器人专业领域的技术潜能发挥得淋漓尽致。

  首先,在构成方面,这套基于PacDrive3高 端运动控制平台的机器人解决方案涵盖了机器人本体、运动控制系统和软件系统的整体解决方案。在核心的运动控制性能上,以LMC运动控制器、Lexium驱 动器和高动态性、高精度伺服电机担纲的运动控制系统首先为新松并联机器人的速度、精度等性能提供了坚实的保障,使首当其冲的性能挑战迎刃而解。

  这一良好的基础,使得新松得以利用施耐德电气解决方案的开放性和可扩展性,放手发挥出其卓越的开发能力。针对不同的用户需求和应用工程环境,新 松可以充分利用解决方案软件中的设备模块、运动模型功能块和机械臂数学模型,并结合自身经验丰富的编程和设计能力,为垂直行业用户进行深度定制。

  这样一来,新松的并联机器人就具备了非常灵活的可定制性。邱继红博士谈到:“新松并联机器人会结合用户的要求进行灵活配置,比如运动轨迹、工作 空间区域和负载能力等,他们的功能和工作方式也是非常灵活的。”在这方面,施耐德电气的解决方案也能够站在行业整体解决方案的层面,提供较为丰富的应用功 能,比如在包装等行业常用的快速分拣、物料整理、传送带跟踪等功能,都节省了大量的基础开发时间。

  至此,在并联机器人软硬件平台方面,新松已经建立了非常完备的基础。面对不同档次的需求,还能对解决方案中的不同组件进行调整和搭配。而如何面对实际行业带来的多样化挑战,才是新松和施耐德电气共同解决的下一个课题。

  钻研行业,解读多样化需求

  要想逐一满足千变万化的用户及其工艺要求,并不是一件容易事,它需要设备制造商深入体会用户行业的经验,真正“读懂”多种多样的工艺流程和特点。伴随着合作的不断深入,施耐德电气和新松的合作也早已不局限于解决方案本身,而开始体现在对具体行业细节的解读上。

  比如,在并联机器人应用较为集中的食品、饮料、药品等行业,新松对行业应用经验的需求非常迫切。而多年在这些领域经营OEM业务的施耐德电气,则对这些行业生产流程各个环节的设备都比较了解,这非常有利于帮助新松将机器人更好地集成到整个生产线中。

  在这方面,施耐德电气工业事业部机器人业务发展经理吴玉华深有感触,他谈到:“看并联机器人应用的效果好坏,有时候不是单纯看机器人本身的产能,而要考虑它能不能顺畅地集成在整个系统里,能否与相邻的设备有一个很好的衔接和配合。”

  例如,并联机器人往往处在一次包装设备的后端,那么在集成时就要考虑一些具体因素,比如:机器人的视觉系统能够对产品识别到什么程度?是否需要在机器人工作前,预先对产品的摆放进行整理?前面的设备一旦发生故障,机器人如何识别判断?采取什么样的程序来应对?

  再比如,处理固体、液体等不同形式的产品,并联机器人适用的抓取方式和移动轨迹也不同,视觉系统也要做相应的调整。吴玉华举例说:“如果选用了 不适当的抓取方式,比如用吸盘去抓取软包装的产品,那往往产品移动到一半就会被甩出去,根本达不到要求。所以在具体应用中,这些因素都要经过具体的设计和 配置。”

  不可忽略的是,食品领域一些细分行业对工艺的洁净和安全还有着特殊要求。针对这种特殊情况,施耐德电气还可以协助新松提供符合食品等级要求的机 械部件,比如独特的非碳纤维材质和免润滑轴承等,帮助新松并联机器人达到符合国际标准的安全合规性。对于越来越注重食品药品安全的国内市场来说,这无疑又 增加了新松产品的适应能力。

  统筹考虑这些因素,对新松并联机器人的集成和应用很有必要。所以在这方面积累的一些经验和知识,施耐德电气都会与新松进行分享,给他们提供切实 的建议。邱继红博士谈到:“我们还在不断发掘并联机器人的新市场,甚至将扩展到农业等一些全新的领域中去。新松将把深刻钻研行业特点的路一直走下去。”

  “中国智造”前景可期

  近年来,新松在数字化高端装备制造的布局上一直意在深远。不难看出,并联机器人作为一款方兴未艾的智能化设备,在新松的规划中绝不仅仅是一款普 通的机械产品,更是其未来“智慧工厂”图景中的一块重要拼板。从单个智能设备的有机组合,发展到体系化的工厂级全自动化解决方案,将是新松践行“中国智 造”的一条清晰路径。

  对此,邱继红博士谈到:“当前大家关注的‘数字化智能车间’,强调的不再是单机的自动化,而是一个全方位的、成体系的架构。今后制造业中信息化的建设将越来越重要,如何把企业的物流、产品流和信息流衔接起来,真正打破‘信息孤岛’,这将是企业的重点课题。”

  值得一提的是,施耐德电气与新松这对合作伙伴,在战略上恰恰有着共通之处。将PacDrive3平台包含在内的施耐德电气 MachineStruxure解决方案平台,同样越来越强调智能设备协同互联的重要趋势,并在其解决方案架构内全盘打通了对工业以太网的良好支持。这一 思维,和新松描绘的产业前景可谓不谋而合。

  对这两家视野开阔的企业而言,合作与对话的路途还远未结束。


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