华越国际：“520”的表白机器人的付出│机器人也有“心”

520表白机器人，机器人也有“心”

导读

机器人也有“心”

2020年，新冠疫情席卷全球，世界经济形势陷入低迷。中国由于控制疫情较为得当，率先摆脱困境，成为全球唯一正增长的主要经济体，工业机器人产量增速也由负转正，保持着上涨势头。

疫情下，世界各国被迫停工停产，中国承接了来自世界各地的生产制造需求，持续增加的外贸订单刺激了国内制造企业，间接带动了工业机器人行业的发展；同时，疫情使不少行业从业者意识到自动化生产、降低生产环节对人的依赖的重要性，开始着手提高自身的自动化水平。此外，国家出台相关减税免税政策，也在客观上促进了工业机器人产业的发展。

在众多制造业领域中，工业机器人应用最广泛的领域是汽车及汽车零部件制造业，并且正在不断地向其他领域拓展，如机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中，焊接机器人、磨抛加工机器人、焊接机器人、激光加工机器人、喷涂机器人、搬运机器人、真空机器人等工业机器人都已被大量采用。而在协作机器人的世界，它们用安全守护向人类传递钢铁外表下的温暖。。。而伺服电机是工业机器人的动力系统，一般安装在机器人的“关节”处，是机器人运动的“心脏”。

01 机器人的三大核心部件

控制器

控制器是机器人的大脑，负责发布和传递动作指令。包含硬体及软体两部分。硬体是工业控制板卡，软体则是控制演算法。一般较成熟的机器人厂商多半自行开发控制器，以保障品质的稳定性及产品的维修体系，因此也是各机器人製造商的核心技术所在。

伺服电机

伺服电机是工业机器人的动力系统，一般安装于机器人的关节处，是机器人运动的心脏，通常又可细分为两个部分，一为马达本体，二为运动控制系统。伺服电机在机器人中用作执行单元，是影响机器人工作性能的主要因素。伺服电机主要分为步进、交流和直流，机器人行业应用多的是交流伺服，约占65%伺服电机与控制器关联紧密。

减速机

减速机是连接动力源与执行机构之间的传动机构，能将马达的转速降低，并让转矩提升。其将电动机、内燃机等高速运转的动力，透过输入轴上的小齿轮啮合后，再输出至轴上的大齿轮以达到减速的目的，并藉此传递更大的力矩。精确控制机器人动作，传输更大的力矩。分为两种，安装在机座、大臂、肩膀等重负载位置的RV减速机和安装在小臂、腕部或手部等轻负载位置的谐波减速机。减速机结构相对简单，仅有三个基本零部件，其核心难点在于基础工业和工艺。

02 机器人之心—伺服电机

按所采用的执行元件的不同，可将伺服系统分成电气式、液压式、气压式及其他伺服系统。电气伺服系统采用伺服电动机作为执行元件，在机电一体化产品中应用比较广泛。

1电气式执行元件

电气执行元件包括直流（DC）伺服电机、交流（AC）伺服电机、步进电机以及电磁铁等，是最常用的执行元件。对伺服电机除了要求运转平稳以外，一般还要求动态性能好，适合于频繁使用，便于维修等。

2液压式执行元件

液压式执行元件主要包括往复运动油缸、回转油缸、液压马达等，其中油缸最为常见。在同等输出功率的情况下，液压元件具有重量轻、快速性好等特点。

3气压式执行元件

气压式执行元件除了用压缩空气作工作介质外，与液压式执行元件没有区别。气压驱动虽可得到较大的驱动力、行程和速度，但由于空气粘性差，具有可压缩性，故不能在定位精度要求较高的场合使用。

伺服电机一般安装在机器人的“关节”处，机器人的关节驱动离不开伺服系统，关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所要使用的伺服电机的数量就越多。

机器人对关节驱动电机的要求非常严格，因而对电动伺服驱动系统的要求也很严格，主要有以下几个方面：

1、快速响应性，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好;

2、起动转矩惯量比大，在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电机的起动转钜大，转动惯量小;

3、控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比，调速范围宽，能使用1：1000～10000的调速范围;

4、体积小、质量小、轴向尺寸短，以配合机器人的体形;

5、能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行。

随着伺服系统的应用越来越广，用户对伺服驱动技术的要求也越来越高。总的来说，伺服系统的发展趋势可以概括为以下几个方面：

集成化：伺服控制系统的输出器件越来越多地采用开关频率很高的新型功率半导体器件，这种器件将输入隔离、能耗制动、过温、过压、过流保护及故障诊断等功能全部集成于一个不大的模块之中，构成高精度的全闭环调节系统。高度的集成化显著地缩小了整个控制系统的体积。

智能化：伺服系统的智能化表现在以下几个方面：系统的所有运行参数都可以通过人机对话的方式由软件来设置;它们都具有故障自诊断与分析功能;参数自整定的功能等。带有自整定功能的伺服单元可以通过几次试运行，自动将系统的参数整定出来，并自动实现其最优化。

网络化：伺服系统网络化是综合自动化技术发展的必然趋势，是控制技术、计算机技术和通信技术相结合的产物。

简易化：这里所说的“简”不是简单而是精简，是根据用户情况，将用户使用的伺服功能予以强化，使之专而精，而将不使用的一些功能予以精简，从而降低了伺服系统成本，为客户创造更多的收益。

03 JVL

该公司成立于1986年，其基础是首个创新的驱动器和控制器设计，以及JVL当时使用的最新微处理器技术。营业额迅速增加，不久之后，JVL接管了另一家在电机控制领域知名的，受人尊敬的丹麦公司。这增加了JVL A / S在运动控制领域的专业知识，为增强公司的市场地位提供了新的可能性。

JVL在运动控制方面拥有25年以上的经验，我们的工程师将其与客户和代表一起寻找每个运动控制任务的最佳解决方案是一项重要而激动人心的挑战。

JVL提供多种用于运动控制的优质产品：

集成交流伺服电机

集成式步进电机

交流伺服电机控制器

直流伺服电机控制器

步进，交流和直流电动机驱动器

键盘/显示，输入/输出和计数器模块

04 机器人技术案例

下面一起带你们找到JVL运动控制系统在机器人技术领域的实际和成功应用的示例。

应用方案

1、使用直线电机组装机器人

在Codan Steritex，借助JVL设备组装医疗设备

该公司最近在丹麦埃斯佩加德（Espergærde）的Codan Steritex公司完成了一台用于医疗设备的新组装机。

由于组装过程需要快速的线性运动，具有多个止动和非常小的公差，因此决定使用Technotion生产的1.5米线性电动机，该电动机在丹麦由JVL代表。

为了控制电动机，JVL提供了一个交流伺服控制器AMC20。三菱PLC对装配机进行总体控制。编程由Codan Steritex完成，AMC20在寄存器模式下运行，PLC选择了4个固定位置。

线性电动机的位置由Lika线性编码器确定，即使在4 m / s的速度下也可以达到10微米的精度。

组装机每小时可生产1500多个单位，JVL非常高兴为该解决方案做出贡献。

2、MAC汽车公司控制的意大利艺术

8台MAC800马达控制罗马的动态艺术

JVL A / S对我们现在还帮助将一件艺术品带入生活这一事实感到自豪。这项工作起源于罗马，艺术家建筑师西尔瓦娜·德·斯特凡诺（Silvana De Stefano）被选中在罗马市中心的Finmeccanica公司所有的Finmeccanica宫装饰广场。

Finmeccanica是意大利最大的工业集团之一，在航空航天，国防和安全领域工作。Finmeccanica集团总部位于意大利和英国，并在欧洲其他地区和美国拥有广泛的生产设施。集团拥有约56,000名员工，年营业额约120亿欧元。

艺术品由2个内部照明的球体组成，这些球体上下移动，来回移动，如下图所示。每个球体都由一根细钢丝悬挂，并由4个MAC800电机移动。

通过在4个方向上协调每个球体的运动，可以创建有趣的动态效果，尤其是在球体被照亮的夜晚。

构造商在使用JVL的MAC800时，强调了主要优势，如将智能分散到电动机本身，以及即插即用系统的优势。电机速度的线性也得到了强调。

3、JVL控制器在喷涂机器人中的应用

zx系统中由JVL伺服控制器控制的热喷涂过程的实验装置

在哥本哈根的MAN B＆W，使用热喷涂工艺对船舶的各种电机部件进行硬质金属涂层。排气主轴，活塞杆，壳体和活塞环等组件均采用这种方式进行处理。

到目前为止，在活塞头上已经使用了铬涂层，该工艺在国外进行。但是，为了获得具有较低摩擦力的更持久的涂层并节省运输成本，Man B＆W目前正在试验一种通过粉末火焰喷涂来施加涂层的工艺。该工艺允许以粉末形式使用各种材料，例如钨钨碳化物。

实验装置由一个转盘和一个在z轴和x轴上控制喷枪的机器人组成。每个轴上的运动由Yaskawa AC伺服电机执行，每个伺服电机均由JVL AMC12B AC伺服控制器驱动。

对每个伺服控制器进行编程，以按照预定顺序控制运动。控制器的控制是通过KDM10键盘/显示模块执行的，通过该模块可以键入所需的运动顺序并确定方向和速度。在喷涂活塞头时，必须在旋转活塞头的同时在每个活塞环槽中上下移动喷涂手枪一定次数。然后，手枪移至下一个凹槽。

该设置主要用于具有旋转对称性的组件，但也适合在平面上使用。

优势：

我们一直在追随市场趋势，并倾听客户的期望。除其他事项外，这种针对市场需求的专注方法导致开发了独特的设置软件，可通过互联网自动更新固件，并通过以下方式扩展了Profibus，CANopen，Devicenet，以太网和无线系统的使用：JVL的控制系统，您一定会在运动控制技术方面处于领先地位。

05 产品及配件选型

提供各种运动控制产品，如下所示。该范围包括集成伺服和步进电机，HMI，不同类型的齿轮减速器，编码器，离散伺服和步进电机和控制器，线性电机，滚珠丝杠和齿带驱动的执行器-等等。

它们都是现代的，尽管经过了充分验证的设计，并且已经在数千个应用程序中显示了它们的功能。所有这些单元通常都有现货，或者可以在短时间内交货。

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