1, Herstellung von Roboterkörpern
Das Rückgrat der Industriekette liegt in der Herstellung von Roboterkörpern in der Mitte der Industriekette, wo sich der „Körper“ von Industrierobotern befindet. In dieser Phase sind verschiedene Robotertypen mit unterschiedlichen Funktionsmerkmalen ausgestattet: Roboter mit mehreren Gelenken (mehrachsige Roboter) sind für ihre Flexibilität und Vielseitigkeit bekannt, kollaborative Roboter legen Wert auf eine freundliche Zusammenarbeit, SCARA-Roboter (horizontal) konzentrieren sich auf horizontale Präzision, kartesische Koordinatenroboter zeichnen sich durch lange lineare Bewegungen aus und parallele Roboter sowie mobile AGV/AMR-Roboter haben die Fähigkeit, sich frei zu bewegen. Diese Roboter mit unterschiedlichen Formen wurden alle entwickelt, um sich an unterschiedliche Arbeitsumgebungen und Bedürfnisse anzupassen, und sind zu einem unverzichtbaren Bestandteil der industriellen Produktion geworden.
2, Upstream-Kernkomponenten
Das Herzstück des Roboterbetriebs befindet sich in der Kernkomponente vor der industriellen Roboterkette und ist der Schlüssel zum Betrieb des gesamten Robotersystems. Diese Komponenten bestimmen nicht nur die Leistung und Effizienz des Roboters, sondern wirken sich auch direkt auf die Kosten und Einsatzszenarien des Roboters aus. Zu den Kernkomponenten gehören hauptsächlich Steuerungssysteme, Untersetzungsgetriebe, Servosysteme, Sensoren und Endeffektoren, jedes mit seinen einzigartigen Funktionen und Rollen.
1. Steuerungssystem:
Das Steuerungssystem gilt als das „Gehirn“ des Roboters und ist für die Steuerung und Koordinierung des Betriebs verschiedener Komponenten des Roboters verantwortlich. Das Steuerungssystem besteht normalerweise aus Controllern, Hardwareprozessoren und Softwarealgorithmen.
① Controller: Der Controller ist der Kern des Steuerungssystems und dafür verantwortlich, Daten von Sensoren zu empfangen, diese Daten gemäß voreingestellten Programmen zu verarbeiten und entsprechende Anweisungen zu erteilen. Die Leistung der Steuerung wirkt sich direkt auf die Reaktionsgeschwindigkeit und Genauigkeit des Roboters aus und erfordert daher eine extrem hohe Rechenleistung und Zuverlässigkeit.
② Hardware-Prozessor: Hardware-Prozessoren spielen die Rolle von Rechenmaschinen in Steuerungssystemen. Es erfordert eine schnelle Verarbeitung großer Datenmengen, um sicherzustellen, dass der Roboter in Echtzeit auf verschiedene komplexe Arbeitsaufgaben reagieren kann.
③ Software-Algorithmus: Der Software-Algorithmus ist die Seele des Steuerungssystems. Durch das Schreiben und Optimieren von Steuerungsalgorithmen können Roboter verschiedene präzise Aktionen ausführen, z. B. Bahnplanung, Bewegungssteuerung und Hindernisvermeidung.
2. Reduzierer:
Untersetzungsgetriebe sind eine wichtige Getriebekomponente in Industrierobotern, deren Hauptfunktion darin besteht, die Motorleistung mit hoher{0}Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment in niedrige{1}Geschwindigkeit und hohes Drehmoment umzuwandeln, um die Gelenke und Aktuatoren des Roboters anzutreiben. Die Qualität und Genauigkeit des Untersetzungsgetriebes bestimmen direkt die Bewegungsgenauigkeit und Stabilität des Roboters. Zu den gängigen Arten von Reduzierern gehören RV-Reduzierer und harmonische Reduzierer.
① RV-Untersetzungsgetriebe: Das RV-Untersetzungsgetriebe (RotaryVector) ist ein Untersetzungsgetriebe, das auf dem Prinzip der zykloiden Windradübertragung basiert und die Eigenschaften einer hohen Steifigkeit, eines hohen Drehmoments und einer hohen Präzision aufweist. Es wird häufig in Mehrgelenkrobotern und Schwerlast-Industrierobotern eingesetzt. Die hohe Präzision und das geringe Spiel der RV-Untersetzungsgetriebe machen sie besonders geeignet für Anwendungen, die eine hochpräzise Positionierung erfordern, wie z. B. Schweißen, Montage usw.
② Harmonischer Reduzierer: Der harmonische Reduzierer erreicht eine hochpräzise Übertragung durch die Kombination von flexiblen Lagern und Wellengeneratoren. Es bietet die Vorteile einer kompakten Struktur, eines hohen Übersetzungsverhältnisses und einer hohen Drehmomentkapazität und wird häufig in Leichtbaurobotern oder Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Präzision erfordern. Oberschwingungsreduzierer werden häufig in Roboterarmen eingesetzt, insbesondere in Anwendungen, die eine präzise Steuerung erfordern, wie z. B. in der Elektronikfertigung und der Montage medizinischer Geräte.
3. Servosystem:
Das Servosystem ist das zentrale Antriebsgerät für Industrieroboter, um eine effiziente Bewegung zu erreichen. Es besteht normalerweise aus Servomotoren, Servotreibern und Encodern, die gemeinsam für die Bewegung des Roboters verantwortlich sind.
① Servomotor: Ein Servomotor ist eine Schlüsselkomponente, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt und die Gelenkbewegung eines Roboters direkt antreibt. Servomotoren müssen über ein hohes dynamisches Reaktionsvermögen verfügen, um eine präzise Positionierung und Geschwindigkeitssteuerung von Robotern zu erreichen. Verschiedene Industrieroboter wählen je nach Anwendungsszenario Servomotoren mit unterschiedlichen Spezifikationen und Leistungen, um ihre Bewegungsanforderungen zu erfüllen.
② Servotreiber: Der Servotreiber ist die Kernkomponente, die den Servomotor steuert und die Geschwindigkeit und Position des Motors anpasst, indem er Anweisungen von der Steuerung erhält. Servotreiber müssen in der Lage sein, schnell auf Steuersignale zu reagieren und den Betriebsstatus von Motoren genau anzupassen, um die reibungslose und genaue Roboterbewegung sicherzustellen.
③ Encoder: Encoder werden verwendet, um die Geschwindigkeit und Position von Servomotoren zu messen und Feedback an das Steuerungssystem zu geben, um eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis zu erreichen. Die Genauigkeit des Encoders wirkt sich direkt auf die Bewegungsgenauigkeit des Roboters aus, und hochauflösende Encoder können die Positionierungsgenauigkeit des Roboters erheblich verbessern, insbesondere in Montage- und Verarbeitungsszenarien, die eine hohe Präzision erfordern.
4. Sensor:
Sensoren verleihen Robotern die Fähigkeit, die Umgebung und ihren eigenen Zustand wahrzunehmen, sodass sie Aufgaben in komplexen und sich verändernden Arbeitsumgebungen sicher und präzise ausführen können. Es gibt viele Arten von Sensoren, darunter Positionssensoren, Drehmomentsensoren, visuelle Sensoren und taktile Sensoren.
① Positionssensor: Positionssensoren werden zur Messung der Position und Haltung von Robotern verwendet, üblicherweise einschließlich Winkelsensoren und Wegsensoren. Mithilfe dieser Sensoren können Roboter eine präzise Bewegungssteuerung erreichen und Kollisionen und Störungen vermeiden.
② Drehmomentsensor: Drehmomentsensoren werden verwendet, um die Kraft und das Drehmoment zu messen, die Roboter während ihres Arbeitsprozesses erfahren. Drehmomentsensoren sind insbesondere bei kollaborativen Robotern und Montagerobotern wichtig, da sie den Robotern dabei helfen können, die aufgebrachte Kraft wahrzunehmen und anzupassen und so die Arbeitsgenauigkeit und -sicherheit zu verbessern.
③ Visuelle Sensoren: Visuelle Sensoren verleihen Robotern „visuelle“ Fähigkeiten, die es ihnen ermöglichen, Objekte zu erkennen und zu lokalisieren. In Kombination mit Bildverarbeitungsalgorithmen können visuelle Sensoren Roboter bei der Bewältigung komplexer Aufgaben wie der Objekterkennung, -klassifizierung und -verfolgung unterstützen.
④ Taktile Sensoren: Taktile Sensoren ermöglichen es Robotern, Kontaktkräfte und Oberflächenmerkmale wahrzunehmen. Sie werden häufig für Feinmontage- und Oberflächenbearbeitungsaufgaben eingesetzt und ermöglichen es Robotern, sich flexibler an verschiedene Arbeitsumgebungen anzupassen.
5. Endeffektoren:
Der Endeffektor ist der Teil eines Industrieroboters, der bestimmte Aufgaben ausführt, äquivalent zur „Hand“ des Roboters. Das Design und die Auswahl von Endeffektoren wirken sich direkt auf die Effizienz und Anwendbarkeit von Robotern aus. Zu den gängigen Endeffektoren gehören Roboterarme, Vorrichtungen, Schweißpistolen, Sprühgeräte usw.
3, Downstream-Systemintegration
Die nachgelagerte Systemintegration der Industriekette, bei der Roboter ihr Können unter Beweis stellen, ist die große Bühne für Industrieroboter, ihr Können unter Beweis zu stellen. Hier zeigen Roboter ihre Fähigkeiten in verschiedenen Industriebereichen durch Schweißen, Palettieren, Handling, Montage, Sprühen und mehr. Diese Anwendungsszenarien decken nahezu alle Industriebereiche ab und in jeder Branche ist die Figur von Industrierobotern zu sehen, die Licht und Wärme ausstrahlen.