隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人作為智能裝備的典型代表，將率先承擔(dān)起支撐這種制造模式變革的使命。近兩年，面對(duì)人工勞動(dòng)力成本的不斷提升，工業(yè)機(jī)器人日益被企業(yè)倚重，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

    智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段，是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，在制造業(yè)一系列科學(xué)管理實(shí)踐的基礎(chǔ)上，深度融合自動(dòng)化技術(shù)、信息通信技術(shù)和智能科學(xué)技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)建立核心競(jìng)爭(zhēng)力的，新一代制造業(yè)企業(yè)及其生態(tài)系統(tǒng)。從傳統(tǒng)制造方式過(guò)渡到智能制造、智慧工廠的全新制造平臺(tái),是一種大勢(shì)所趨，無(wú)法抗拒。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人作為智能裝備的典型代表，將率先承擔(dān)起支撐這種制造模式變革的使命。

概述

    近兩年，面對(duì)人工勞動(dòng)力成本的不斷提升，工業(yè)機(jī)器人日益被企業(yè)倚重，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。據(jù)CRIA與IFR聯(lián)合統(tǒng)計(jì)，2016年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷量繼續(xù)增長(zhǎng)，全年累計(jì)銷售89167臺(tái)，同比增長(zhǎng)26.8%。增幅分別高于同期歐洲市場(chǎng)15個(gè)百分點(diǎn)、美洲市場(chǎng)19個(gè)百分點(diǎn)、亞洲市場(chǎng)8個(gè)百分點(diǎn)。在全球范圍內(nèi)仍屬于快速增長(zhǎng)市場(chǎng)。其中，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人銷售29144臺(tái)，外資品牌機(jī)器人銷售超過(guò)60000臺(tái)。在市場(chǎng)占有率上，2016年國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在市場(chǎng)總銷量中的比重為32.7%，比上年提高1個(gè)百分點(diǎn)。

    CoolDriveR6一體化伺服驅(qū)動(dòng)器是清能德創(chuàng)電氣技術(shù)（北京）有限公司在進(jìn)行大量工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)及客戶的需求調(diào)研后，為該行業(yè)量身打造的一款專用伺服產(chǎn)品。CoolDriveR6集成了多軸一體化設(shè)計(jì)、功能性安全技術(shù)、多種振動(dòng)抑制算法等創(chuàng)新技術(shù)，并內(nèi)置多種前饋功能，設(shè)計(jì)采用高速工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，大幅提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，為客戶提供更節(jié)能，更靈活，更安全的伺服系統(tǒng)。

    CoolDriveR6無(wú)論從產(chǎn)品形態(tài)還是集成功能上來(lái)說(shuō)都非常適合用于工業(yè)機(jī)器人行業(yè)，完全可以替代國(guó)外同類產(chǎn)品，為客戶提供更具性價(jià)比的方案。

    案例分享-客戶需求

    本次項(xiàng)目所使用的20kG六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人是國(guó)產(chǎn)最新型號(hào)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，關(guān)節(jié)速度較高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，精度高，過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

    按客戶要求，需達(dá)到：

    （1）實(shí)現(xiàn)較高的關(guān)節(jié)速度和重復(fù)定位精度，同時(shí)要求在帶載運(yùn)行時(shí)保持機(jī)器人的穩(wěn)定性；

    （2）可通過(guò)控制器對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部功能參數(shù)進(jìn)行人工在線設(shè)定，以便實(shí)現(xiàn)精確控制。

設(shè)計(jì)難點(diǎn)

    工業(yè)機(jī)器人是非常典型的多軸控制系統(tǒng)，為使機(jī)器人能達(dá)到較高的重復(fù)定位精度，除了要求控制器有很強(qiáng)的路徑規(guī)劃算法及插補(bǔ)功能以外，伺服驅(qū)動(dòng)器也必須保證在執(zhí)行控制器位置指令時(shí)，保持所有關(guān)節(jié)嚴(yán)格同步。而為了提高機(jī)器人的運(yùn)行速度，就需要伺服系統(tǒng)具有很強(qiáng)的瞬時(shí)過(guò)載能力和極高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

方案設(shè)計(jì)

    通過(guò)對(duì)客戶需求的深入分析，系統(tǒng)為客戶設(shè)計(jì)了“KEBA控制器+CoolDriveR6”伺服驅(qū)動(dòng)器的電控系統(tǒng)解決方案。CoolDriveR6采用ALLINONE設(shè)計(jì)，在緊湊的機(jī)身內(nèi)集成了六個(gè)伺服軸，同時(shí)還預(yù)留了擴(kuò)展空間，可為機(jī)器人提供附加軸。同目前通用伺服方案相比，最多可節(jié)省50%的空間。同時(shí)，CoolDriveR6加入了速度、加速度前饋補(bǔ)償，力矩補(bǔ)償?shù)妊a(bǔ)償算法，并開(kāi)發(fā)了定位抖動(dòng)消除、慣量前饋等功能，可較好地解決機(jī)器人本體在高速運(yùn)行、快速定位時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，并且提高機(jī)器人的動(dòng)態(tài)特性。此外，CoolDriveR6還增加了電機(jī)弱磁控制技術(shù)以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的輕載高速運(yùn)行，增加編碼器信號(hào)修正技術(shù)以提高機(jī)器人的穩(wěn)定性和降低運(yùn)行中的噪音等。

性能測(cè)試

    在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，在沒(méi)有加入速度、加速度前饋補(bǔ)償，力矩補(bǔ)償?shù)妊a(bǔ)償算法的情況下，機(jī)器人在滿載運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)生明顯振動(dòng)。在機(jī)器人啟動(dòng)的瞬間，如果沒(méi)有提前給定力矩補(bǔ)償，機(jī)器人本體由于重力的作用會(huì)發(fā)生下沉的動(dòng)作，也就是俗稱的“點(diǎn)頭”。而在機(jī)器人由高速運(yùn)行狀態(tài)快速停止時(shí)，如果沒(méi)有“定位抖動(dòng)消除”功能，機(jī)器人本體會(huì)由于慣性的突然變化而發(fā)生抖動(dòng)。

    從圖2、圖3兩幅對(duì)比圖中，可明顯看出開(kāi)啟補(bǔ)償及振動(dòng)抑制功能后，機(jī)器人本體的振動(dòng)得到了有效抑制。

結(jié)束語(yǔ)

    清能德創(chuàng)致力于為國(guó)內(nèi)機(jī)器人整機(jī)廠商提供國(guó)產(chǎn)高端伺服系統(tǒng)，在性能和功能上能夠滿足機(jī)器人對(duì)伺服系統(tǒng)的要求，同時(shí)也沒(méi)有國(guó)外產(chǎn)品高昂的價(jià)格，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化，降低國(guó)內(nèi)機(jī)器人整機(jī)廠商的總體成本，提高國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的競(jìng)爭(zhēng)力，助力“中國(guó)制造2025”！