在串联机器人方面,搬运机器人已广泛应用于汽车零部件制造、汽车生产组装、机械加工、电子电气、橡胶及塑料、木材与家具制造等行业中。同时也应用在医药、食品、饮料、化工等行业的输送、包装、装箱、搬运、码垛等工序。
搬运机器人的轴数一般为6轴和4轴,以ABB公司产品为例,图1为6轴IRB7600机器人,图2为4轴IRB660机器人。
图1 IRB7600机器人
图2 IRB660机器人
其中6轴机器人主要用于各行业的重物搬运作业,尤其是重型夹具、车身的转动、发动机的起吊等;4轴机器人由于轴数少,运动轨迹近于直线,所以速度明显提高,特别适合高速包装、码垛等工序。
除了以上所述结构外,还有一种名为SCARA的机器人,该机器人具有4个轴,可用于高速轻载的工作场合。其结构如图3所示。
图3 SCARA机器人
高速并联机器人一般以2~4个自由度居多,其中以Delta机械手为代表。1987年,瑞士Demaurex公司首先购买了Delta机构的专利权并将其产业化,先后开发了Pack-Placer、Line-Placer、Top-placer和Presto等系列产品,主要用于巧克力、饼干、面包等食品的 包装。1999年,ABB公司推出了图4所示4自由度IRB340FlexPickerDelta机器人,并配置了Cognex公司的计算机视觉系统,用 于食品、医药和电子行业。该机器人末端加速度可达10g,每分钟可完成150次抓取操作。目前ABB公司最新产品加速度可达15g,每分钟抓取次数可达 180次。
图4 FlexPicker机器人
在国内,工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步,目前已开发出弧焊、 点焊、搬运等机器人,但是从事机器人研发和应用工程的单位相对较少,工业机器人的拥有量远远不能满足需求,大量依靠国外引进。在串联机器人方面,沈阳新松、上海昱庄等公司先后开发了用于搬运和码垛的串联机器人,但综合性能和技术成熟度与国外产品尚存在一定差距。在高速并联机器人方面,天津大学于 2001年在国内率先开展关键技术研究与工程应用工作。于2002年发明了一种称为Diamond的二平动自由度高速并联机器人,获得多项专利,如图5所 示。
图5 2-DOF并联机器人
此后,天津大学又发明了一种类Delta机构机器人Delta-S,其结构如图6所示,并在医药和饮料包装中进行了应用。
图6 Delta-S并联机器人
前景与展望
我国各行业自动化生产线对搬运机器人需求旺盛,有明确的依托工程,市场风险小。工业机器人作为装备制造业的基础部件,国家长期关注,政策风险小。在完成各类规格串并联机器人开发基础上,我们将继续加大对机器人基础研究的投入,积极寻找和开拓新的应用领域,在获得更多自主知识产权的同时,使机器人系列化、标准化,进而实现产业化。发挥自主研发较国外进口产品成本低、维护方便等优点,把示范线的成功经验推广到其它各行业中,为国产机器人产品在国内乃至国际市场占有一席之地探索出一条成功之路。