机器人需要具有感受力和顺从的能力

   2022-09-29 工业品商城105
核心提示:把灯泡拧进插座这个简单的任务就能解释为什么传统的工业机器人做不到。施加大小合适的力,并在合适的时间将灯泡转到合适的角度,这是人类凭直觉完成的工作。依靠编程的机器人怎么能做这样的工作?汽车动力总成的装配是传统的手工操作,需要技术熟练、经验丰富的工人来完成,因为离合器、变矩器等部件的齿轮等重要零件必须在

把灯泡拧进插座这个简单的任务就能解释为什么传统的工业机器人做不到。施加大小合适的力,并在合适的时间将灯泡转到合适的角度,这是人类凭直觉完成的工作。依靠编程的机器人怎么能做这样的工作?

汽车动力总成的装配是传统的手工操作,需要技术熟练、经验丰富的工人来完成,因为离合器、变矩器等部件的齿轮等重要零件必须在狭小的空间内对中,精度非常高。这样单调重复的动作会让工人容易疲劳,降低产品质量,无疑影响工作效率。如果机器人操作能达到与人工操作相同的水平,将使自动化在该领域的应用前景非常广阔。为了让机器人模仿人类在装配线上的工作,机器人需要具有感受力和顺从的能力。机器人必须有一种控制方法,能够控制力和力矩,并对接触信息做出响应。ABB的新机器人力控制技术可以做到这一点。

如果一个具有位置控制功能的机器人试图对齐两个齿轮,但其控制程序没有关于牙齿位置的准确信息,那么机器人唯一的选择就是反复尝试对齐并找到错误的齿轮,并一直这样做,直到找到牙齿的相对位置。机器人试图装配两个齿轮。如果不对齐,一个齿轮会紧紧压住另一个齿轮,产生很大的接触力。为了方便安装,即使我们对齿轮的齿进行倒角,错位仍然会产生很大的侧向应力,因为机器人总是试图让齿轮沿着预定的路线移动到被插入物体的中心线上。不仅如此,这种做法有时甚至会造成挡位卡阻,除非事先已经采取了一些机械顺应措施。

RCC(远程中心顺应)装置就是为解决这一问题而研制的。一些抗剪切弹性垫可以降低齿轮的接触力,使装配机器人补偿振动或公差不当造成的定位误差。当柔度中心靠近接触点时,由于接触力大,插入的公件可以自动与母件对齐,这是由于错位造成的,所以零件和工具都不会损坏。

不幸的是,像RCC装置这样有用的设备不能广泛用于汽车工厂的所有装配作业。原因有几个:一是装配零件的几何形状非常复杂,千差万别,需要频繁地从一个零件的专用装置换到另一个零件的专用装置;此外,由于设备本身不能相对于彼此定位和旋转部件,因此组装需要很长时间。所有这些都增加了失败的风险。

面对复杂零件的装配问题,人类思维和行动的敏捷程度是惊人的。我们可以在零件卡住之前,在适当的位置产生并施加一个插入力。人类可以“本能地”学会最合理地利用柔顺性,感受力和力矩以及零件的边缘和边界之间的接触,尽快得到想要的结果。人类区别于工业机器人的一个明显特征是,我们有触觉,并能对其做出反应。因此,如果要求机器人模仿人类的行为,它们也需要具有类似的触觉能力和顺从性,它们应该能够用控制方法控制力和力矩,并对接触信息做出响应。所有这些都要求彻底改革传统的机器人定位控制技术和规范。

ABB一直在不断研究和开发机器人应用的新技术,其中一些研究活动是与大学合作进行的。其中,ABB的科学家和工程师正在与俄亥俄州凯斯西储大学和瑞典隆德大学的研究人员合作,共同开发一种基于ABB目前的S4Cp1us机器人控制器的新型力/位置混合平台。与此同时,这个研究小组也开始与福特汽车公司合作,以了解更多的特殊要求和应用知识。目前,该项目已经形成了基于力控制的装配应用解决方案。

这项工作的最终结果是开发出一个整体解决方案,可以让ABB的机器人既有“感觉”,又有强大的实力。更重要的是,这种新感觉功能的获得不会影响机器人现有的能力或功能。比如ABB的机器人的优秀特性,比如先进的加速控制,强大的通讯能力,高可靠性,都被保留了下来。

这项技术首先在IRB4400和IRB6400机器人上进行试验,其有效载荷范围为30 ~ 200 kg,用于装配汽车动力总成的不同部件。这些任务相当复杂,包括插入离合器前部的盘壳和F/N变矩器的装配。所有实验一致证明,这两个机器人在周期时间、可接受的插入力、可靠性和易于编程方面都有优异的性能。


 
 
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