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關(guān)于機(jī)械臂開發(fā)的一些思考 本人非機(jī)電專業(yè)，一直對這個領(lǐng)域有著很大興趣，參考閱讀了不少相關(guān)專業(yè)、媒體上的資料，有些個人想法和大家分享下，一是為了和專業(yè)人士多交流學(xué)習(xí)，引出更多真知灼見，二是希望創(chuàng)客和相關(guān)從業(yè)者從行業(yè)發(fā)展、營銷、制造提供一些啟示。很老套，但還得簡單說下機(jī)械臂行業(yè)涉及的一些關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用情況等，可能掛一漏萬，專家嘴下留情。 一、機(jī)械臂構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù) 在這個AI、DT、云計(jì)算各種黑牛花牛黃牛滿天飛的大環(huán)境中，人們似乎忘了還有核心技術(shù)這碼事，記憶中老工業(yè)企業(yè)中那種技藝的傳承形式，對技術(shù)的執(zhí)著與尊重在互聯(lián)網(wǎng)金融、股票、上市這些因素前變得不值一提，也打破了人們傳統(tǒng)的價值觀和心中的一些堅(jiān)持，雖然與關(guān)鍵技術(shù)有些關(guān)系，但確實(shí)跑題了！下面正題，堅(jiān)持傳統(tǒng)，抄來的！ 1、機(jī)械臂主要構(gòu)成 （1）機(jī)械部分 （2）傳感部分 （3）控制部分 這三大部分又分成六個子系統(tǒng)。分別為： （1）機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（機(jī)身、手臂、末端操作器三大件） （2）驅(qū)動系統(tǒng)（關(guān)節(jié)運(yùn)動傳動） （3）感受系統(tǒng)（獲取內(nèi)、外部環(huán)境狀態(tài)） （4）交互系統(tǒng)（與外部設(shè)備互聯(lián)協(xié)調(diào)，操作系統(tǒng)=大腦） （5）人機(jī)交互系統(tǒng)（人與機(jī)械臂聯(lián)系、控制） （6）控制系統(tǒng)（根據(jù)作業(yè)指令、程序以及從傳感器反饋回來的信號，支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動和功能） 2、關(guān)鍵技術(shù) （1）傳感系統(tǒng) （2）運(yùn)動控制系統(tǒng) （3）交互系統(tǒng)（ROS） （4）機(jī)電系統(tǒng) 涉及專業(yè)：機(jī)械、電氣、自動化、電子、材料、計(jì)算機(jī)…等專業(yè) 涉及學(xué)科：力學(xué)、制圖、電工與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、材料、傳感器與測控技術(shù)、通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息處理、CPS原理與應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫… 二、五大常見應(yīng)用領(lǐng)域 1、機(jī)械加工（2%） 2、噴涂應(yīng)用（4%） 3、裝配應(yīng)用（10%） 4、焊接應(yīng)用（29%） 5、搬運(yùn)應(yīng)用（38%） 6、細(xì)分市場與中小企業(yè)（？%） 為諸位創(chuàng)客切入哪個市場提供個數(shù)字參考 三、現(xiàn)狀與技術(shù)障礙 下面對于創(chuàng)客或創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)面臨的市場情況和存在技術(shù)障礙做下簡要分析。 1、機(jī)械部分 機(jī)械臂不是航空航天那種極端環(huán)境，我理解應(yīng)該對材料方面要求不高，但不是沒有。在這方面我們的問題應(yīng)該是沒有理論體系支撐的情況下摸著石頭過河，模仿為主，具備專業(yè)材料實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)的廠家應(yīng)該不會有幾家，畢竟沒有ABB、安川、發(fā)那科、KUKA幾家的底蘊(yùn)和實(shí)力。這段沒有數(shù)字支撐，可是國內(nèi)機(jī)器人銷量在那擺著，基礎(chǔ)條件如何可以腦補(bǔ)。機(jī)械臂上電機(jī)的絕大部分驅(qū)動力都用在了克服自身重力做功，機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證剛度的情況下通過優(yōu)化設(shè)計(jì)降低機(jī)械本體的質(zhì)量，即可以提高性能又可以降低功耗，對機(jī)電等設(shè)備發(fā)熱、壽命均有好處。 關(guān)于諧波減速、RV減速，這個是關(guān)鍵技術(shù)了，基本是HD等日德鬼子的天下了。國產(chǎn)綠的、振康等說是也過關(guān)了，可是精度、發(fā)熱、壽命、產(chǎn)品線等關(guān)鍵指標(biāo)能不能拿出來晾涼呢，都是專家，不多說這個了。 關(guān)于其他非關(guān)鍵技術(shù)，線纜、拖鏈等輔助材料目前也是堪憂。與國外T E、IGUS等線纜、拖鏈生產(chǎn)廠家動不動幾千萬次的耐彎、摩擦壽命對比，國內(nèi)產(chǎn)品倒是敢寫，不知道人家是不是敢用。電纜走線與可靠性，外觀設(shè)計(jì)，示教器/控制柜防護(hù)與散熱等因素，也都是需要投入人力物力去研究的點(diǎn)。 裝配主要是工藝問題，但是絕大多數(shù)的廠商還是以傳統(tǒng)制造業(yè)的思路來做機(jī)器人，整個生產(chǎn)流程管理體制陳舊，缺乏“工匠”精神，最后導(dǎo)致無法保證較高的產(chǎn)品一致性，距離發(fā)那科用機(jī)器人造機(jī)器人更是還有很大差距。 2、驅(qū)動部分 這個沒有什么說的了，大家都懂，滿大街的安川、三菱、松下、歐姆龍、西門子、施耐德的，國產(chǎn)數(shù)得上好的也就埃斯頓、臺達(dá)、匯川、英威騰了。國外的一般都沒問題，國內(nèi)的具體的應(yīng)用情況怎么樣靠壇子里實(shí)戰(zhàn)過的總結(jié)了。 3、傳感部分 咱們注重的都是能創(chuàng)造利潤的部分，沒人關(guān)注這些芝麻綠豆小東西，可是恰恰是這些小東西為一個真正的制造強(qiáng)國奠定了基礎(chǔ)，譬如德國、日本（咱是制造大國，離制造強(qiáng)國還遠(yuǎn)）。這個也不多說，英法美德日意奧八國聯(lián)軍是高端貨，國產(chǎn)的東西和彩電冰箱一樣只能叫過關(guān)（這個不是我總結(jié)的，搞一輩子自動化的同事說的），看看前段時間無人導(dǎo)航領(lǐng)域的激光雷達(dá)就知道了，一個SICK賣萬八千塊，國產(chǎn)的是便宜估計(jì)沒人敢用。機(jī)械臂上的更甚，因?yàn)檫@部分對安全至關(guān)重要。 4、交互、控制系統(tǒng) 這部分也是核心技術(shù)了，說白了是機(jī)械臂大腦和神經(jīng)，學(xué)名ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)，這個一般都是閉源的，四大家族各有一套。個人認(rèn)為國產(chǎn)的也就這部分能比比了，畢竟這個比開發(fā)金蝶用友財(cái)務(wù)軟件難度大些也有限，在一個就是國外開源平臺不錯的也有許多，這樣就不用做原創(chuàng)開發(fā)了，難度小了很多，參考現(xiàn)成的再加深度定制就好了。國產(chǎn)的咱不知是否這個套路，就說下做的還不錯的平臺吧，埃斯頓、卡諾普、固高、華數(shù)、廣數(shù)等，進(jìn)口的好像純做控制單賣的不多發(fā)那科、VXWORKS？歡迎補(bǔ)充。人機(jī)、控制系統(tǒng)個人理解以及看國產(chǎn)設(shè)備介紹，好像廠家已經(jīng)把這個集成到一起了，可能不完全準(zhǔn)確，大神補(bǔ)充吧。 5、技術(shù)小結(jié) 本體部分按國內(nèi)材料還是可以的，不該存在太大問題，就是沒有四大家族的底蘊(yùn)了，剩下的還需要設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累了；減速器這個技術(shù)含量不低，主要是材料和工藝達(dá)不到要求，技術(shù)積累也不夠，國產(chǎn)的壽命、精度短期內(nèi)是追不上了；電機(jī)和伺服這個雖然國外的確實(shí)牛，聽行里人說過一嘴這個方面國產(chǎn)也能在低端找口飯；傳感部分關(guān)乎安全，這個恐怕國產(chǎn)部件沒什么用武之地了；交互控制系統(tǒng)個人感覺是創(chuàng)客和小團(tuán)隊(duì)相對好切入的一個點(diǎn)，畢竟這東西只需要腦力，而且開放資源很多。 三、總結(jié)分析下 我一直有個疑問，機(jī)械臂看著沒多復(fù)雜，可是細(xì)數(shù)一下存在這么多的技術(shù)壁壘，涉及的專業(yè)這么多，那些做原創(chuàng)開發(fā)的不知道是如何考慮的，個人認(rèn)為還是太難了，看看國內(nèi)的機(jī)械臂公司現(xiàn)狀就知道了，不如從技術(shù)整合或細(xì)分市場切入是否更容易些。 再一個疑問是把上面的涉及的關(guān)鍵技術(shù)晾晾，一些公司或個體提出的自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)究竟在哪里呢？哪個才算核心技術(shù)？打擊面可能大了點(diǎn)勿怪。 這樣一來數(shù)來數(shù)去咱自己能做的東西好像相當(dāng)有限，不敢說讓創(chuàng)客們往哪個方向發(fā)展，起碼能躲開一些坑把。 附圖一張，說明為什么國內(nèi)機(jī)械臂做不好的原因。 附小提示一個，供參考 人機(jī)協(xié)作機(jī)器人最重要的特性就是安全，國內(nèi)有做外形類似的協(xié)作機(jī)器人，但并沒有提供相應(yīng)的安全功能與認(rèn)證。由于缺乏相應(yīng)的強(qiáng)制認(rèn)證制度，國產(chǎn)機(jī)器人一般都不具備本質(zhì)安全的特性，也很少有通過歐洲、美洲安全認(rèn)證的產(chǎn)品。當(dāng)然這個與國內(nèi)用戶對安全的漠視也有非常大的關(guān)系。國產(chǎn)機(jī)器人想要走出國門，安全認(rèn)證是必須要跨過的坎兒。 四、整理了一些資料，分享下 1、想做控制部分的，這兩個都提供快速設(shè)計(jì)、初版一條龍服務(wù) （1）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 眾一電路科技24小時pcb （2）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 愛板網(wǎng) 電子元器件一站購 （3）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 技術(shù)資料查詢、問答。維科網(wǎng)OFweek行業(yè)網(wǎng)站涵蓋電子工程、半導(dǎo)體照明(LED)、顯示、太陽能光伏、激光、光通訊、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能硬件、智能家居、可穿戴設(shè)備、VR、安防、鋰電、新能源汽車、汽車科技、儀器儀表、傳感器、3D打印、工控、機(jī)器人、人工智能、醫(yī)療科技、節(jié)能環(huán)保、智能電網(wǎng)、風(fēng)電等高科技領(lǐng)域，每個行業(yè)平臺均獨(dú)立運(yùn)營，已成為國內(nèi)外各大媒體高科技行業(yè)資訊內(nèi)容的主要提供者。 2、開源機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS相關(guān)，不知能否做到工業(yè)級，供參考 （1）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 快速了解ROS （2）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 獻(xiàn)給機(jī)器人發(fā)燒友：十大開源機(jī)器人項(xiàng)目哪個更適合你？ （3）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 ROS官網(wǎng) 3、想做機(jī)器人本體的，不是廣告 （1）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 機(jī)器人6軸本體 （2）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 速加網(wǎng) 為用戶提供研發(fā)快速打樣、小批量試制到批量生產(chǎn)的一站式服務(wù)，互聯(lián)網(wǎng)思維的加工網(wǎng) 4、再送一個AGV的，提供開源路徑規(guī)劃交通管制平臺，很強(qiáng)大且開源。 （1）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 OPENTCS AGV官網(wǎng) 9 s4 f0 q" i% O' m, W
（2）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 OPENTCS 簡介
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發(fā)表于 2018-10-28 16:15:09
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