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当前的工业机器人主要依靠行星齿轮、谐波齿轮减速等方式传动,虽然也有通过高精度编码器控制的直驱电机传动方式,同样能实现微米级高精度控制,但这种方式每个关节都要一台电机,多关节结构设计更复杂,实现成本太高,仍然难以大规模普及。
更麻烦的是这些机器人核心配件都需要进口,也是工业机器人价格居高不下的主要原因,老外更希望高价卖整套设备,然后再赚取昂贵的售后服务费。
冯薇薇的设计另辟蹊径,她想仿照人体骨骼肌腱,通过少数几台电机驱动,通过一定数量的钢丝卷扬完成整个机器人驱动。
这样的设计关键在于传感器信号分析和驱动程序配合,传动钢丝和金属骨骼结构相对简单,维修起来更加方便,使用寿命也可以更长久。
以前,罗平工作之余,也只是自己做些结构简单的指甲刀、皮带扣之类的小玩意,认识罗薇薇以后,有了她的创意帮助,他开始设计制造越来越复杂的东西。
跟他们平时订单要完成的模具相比,罗薇薇这次设计的新型机器人的结构不算太复杂,精度要求也不是很高,但是后期的装配和调试肯定不会那么顺利,毕竟这是没有参照物的全新架构。
冯薇薇设计的也只是技术验证型号,说是机器人,实际只是仿照那些流水线机械臂,下面工作台固定,上面三个关节自由活动,可以抓取工件旋转角度或者移动位置,通过编程控制,能完成简单的重复性工作就算成功。
如果不是自家有工厂的便利条件,她也不可能做这样的毕业设计,去其他公司实习,肯定没有现在这样独立主导设计的机会。
罗平加工的主要是机械臂结构件,其他的像控制芯片、轴承、传动钢丝、传感器等等都需要外部采购,广南可以说是全世界最先进的工业品制造基地,只要市面上销售的零部件,基本上都能买到,零件采购不是问题。
事实也跟他推测的一样,甚至比他预计的还顺利,机械臂结构件加工出来后,罗平按照冯薇薇的设计,只用了一天时间就组装成功了。
他们给机械臂安排的验证任务也很简单,就是固定在一台冲床边上,将形状固定的加工件翻转位置,完成三次冲压后,将零件放到一边盒子里码放整齐。
这也是大部分冲床工人要完成的工作,看上去非常简单的重复性劳动,可是对很多机械臂都是不小的挑战。
识别出零件,几秒钟内精准的完成抓取和移动,需要机械臂的传感器、运算控制程序、传动机构完成巧妙的配合才行。
单纯控制机械臂动作,如果用数控机床的G语言编写,罗平能做出来,也不太复杂,可是工件在工作台的位置,旁边盒子的位置,很多时候并不能确保分毫不差,而是有很大误差,这就需要机器人对传感器获取的信息进行准确识别,发现这些随机误差,还要能根据实际情况对手臂移动距离、关节旋转角度做出修正。
对于人类来说,这是很简单的事情,对当前的工业机器人来说,却无比艰难,它们可以重复做出上万次高精度的动作,可是对于误差的适应能力连个孩子都不如。
这时候就需要复杂的逻辑判断程序,把每一种可能性都考虑到,并且将对应方法写入控制程序,让控制芯片能针对各种复杂情况都能发出精确的动作指令,才能让机械臂能完成这套规定的任务。
当前国内外的机械臂基本上都是类似的控制程序,只是不同的公司结合自家产品有自己的一套程序,基本原理都差不多。
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