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关于机械臂开发的一些思考 本人非机电专业，一直对这个领域有着很大兴趣，参考阅读了不少相关专业、媒体上的资料，有些个人想法和大家分享下，一是为了和专业人士多交流学习，引出更多真知灼见，二是希望创客和相关从业者从行业发展、营销、制造提供一些启示。很老套，但还得简单说下机械臂行业涉及的一些关键技术、应用情况等，可能挂一漏万，专家嘴下留情。 一、机械臂构成与关键技术 在这个AI、DT、云计算各种黑牛花牛黄牛满天飞的大环境中，人们似乎忘了还有核心技术这码事，记忆中老工业企业中那种技艺的传承形式，对技术的执着与尊重在互联网金融、股票、上市这些因素前变得不值一提，也打破了人们传统的价值观和心中的一些坚持，虽然与关键技术有些关系，但确实跑题了！下面正题，坚持传统，抄来的！ 1、机械臂主要构成 （1）机械部分 （2）传感部分 （3）控制部分 这三大部分又分成六个子系统。分别为： （1）机械结构系统（机身、手臂、末端操作器三大件） （2）驱动系统（关节运动传动） （3）感受系统（获取内、外部环境状态） （4）交互系统（与外部设备互联协调，操作系统=大脑） （5）人机交互系统（人与机械臂联系、控制） （6）控制系统（根据作业指令、程序以及从传感器反馈回来的信号，支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能） 2、关键技术 （1）传感系统 （2）运动控制系统 （3）交互系统（ROS） （4）机电系统 涉及专业：机械、电气、自动化、电子、材料、计算机…等专业 涉及学科：力学、制图、电工与电子技术、计算机应用、材料、传感器与测控技术、通信与计算机网络、无线传感器网络技术、信息处理、CPS原理与应用、数据库… 二、五大常见应用领域 1、机械加工（2%） 2、喷涂应用（4%） 3、装配应用（10%） 4、焊接应用（29%） 5、搬运应用（38%） 6、细分市场与中小企业（？%） 为诸位创客切入哪个市场提供个数字参考 三、现状与技术障碍 下面对于创客或创业团队面临的市场情况和存在技术障碍做下简要分析。 1、机械部分 机械臂不是航空航天那种极端环境，我理解应该对材料方面要求不高，但不是没有。在这方面我们的问题应该是没有理论体系支撑的情况下摸着石头过河，模仿为主，具备专业材料实验、设计的厂家应该不会有几家，毕竟没有ABB、安川、发那科、KUKA几家的底蕴和实力。这段没有数字支撑，可是国内机器人销量在那摆着，基础条件如何可以脑补。机械臂上电机的绝大部分驱动力都用在了克服自身重力做功，机械结构、材料的优化设计，在保证刚度的情况下通过优化设计降低机械本体的质量，即可以提高性能又可以降低功耗，对机电等设备发热、寿命均有好处。 关于谐波减速、RV减速，这个是关键技术了，基本是HD等日德鬼子的天下了。国产绿的、振康等说是也过关了，可是精度、发热、寿命、产品线等关键指标能不能拿出来晾凉呢，都是专家，不多说这个了。 关于其他非关键技术，线缆、拖链等辅助材料目前也是堪忧。与国外T E、IGUS等线缆、拖链生产厂家动不动几千万次的耐弯、摩擦寿命对比，国内产品倒是敢写，不知道人家是不是敢用。电缆走线与可靠性，外观设计，示教器/控制柜防护与散热等因素，也都是需要投入人力物力去研究的点。 装配主要是工艺问题，但是绝大多数的厂商还是以传统制造业的思路来做机器人，整个生产流程管理体制陈旧，缺乏“工匠”精神，最后导致无法保证较高的产品一致性，距离发那科用机器人造机器人更是还有很大差距。 2、驱动部分 这个没有什么说的了，大家都懂，满大街的安川、三菱、松下、欧姆龙、西门子、施耐德的，国产数得上好的也就埃斯顿、台达、汇川、英威腾了。国外的一般都没问题，国内的具体的应用情况怎么样靠坛子里实战过的总结了。 3、传感部分 咱们注重的都是能创造利润的部分，没人关注这些芝麻绿豆小东西，可是恰恰是这些小东西为一个真正的制造强国奠定了基础，譬如德国、日本（咱是制造大国，离制造强国还远）。这个也不多说，英法美德日意奥八国联军是高端货，国产的东西和彩电冰箱一样只能叫过关（这个不是我总结的，搞一辈子自动化的同事说的），看看前段时间无人导航领域的激光雷达就知道了，一个SICK卖万八千块，国产的是便宜估计没人敢用。机械臂上的更甚，因为这部分对安全至关重要。 4、交互、控制系统 这部分也是核心技术了，说白了是机械臂大脑和神经，学名ROS机器人操作系统，这个一般都是闭源的，四大家族各有一套。个人认为国产的也就这部分能比比了，毕竟这个比开发金蝶用友财务软件难度大些也有限，在一个就是国外开源平台不错的也有许多，这样就不用做原创开发了，难度小了很多，参考现成的再加深度定制就好了。国产的咱不知是否这个套路，就说下做的还不错的平台吧，埃斯顿、卡诺普、固高、华数、广数等，进口的好像纯做控制单卖的不多发那科、VXWORKS？欢迎补充。人机、控制系统个人理解以及看国产设备介绍，好像厂家已经把这个集成到一起了，可能不完全准确，大神补充吧。 5、技术小结 本体部分按国内材料还是可以的，不该存在太大问题，就是没有四大家族的底蕴了，剩下的还需要设计经验的积累了；减速器这个技术含量不低，主要是材料和工艺达不到要求，技术积累也不够，国产的寿命、精度短期内是追不上了；电机和伺服这个虽然国外的确实牛，听行里人说过一嘴这个方面国产也能在低端找口饭；传感部分关乎安全，这个恐怕国产部件没什么用武之地了；交互控制系统个人感觉是创客和小团队相对好切入的一个点，毕竟这东西只需要脑力，而且开放资源很多。 三、总结分析下 我一直有个疑问，机械臂看着没多复杂，可是细数一下存在这么多的技术壁垒，涉及的专业这么多，那些做原创开发的不知道是如何考虑的，个人认为还是太难了，看看国内的机械臂公司现状就知道了，不如从技术整合或细分市场切入是否更容易些。 再一个疑问是把上面的涉及的关键技术晾晾，一些公司或个体提出的自主知识产权和核心技术究竟在哪里呢？哪个才算核心技术？打击面可能大了点勿怪。 这样一来数来数去咱自己能做的东西好像相当有限，不敢说让创客们往哪个方向发展，起码能躲开一些坑把。 附图一张，说明为什么国内机械臂做不好的原因。 附小提示一个，供参考 人机协作机器人最重要的特性就是安全，国内有做外形类似的协作机器人，但并没有提供相应的安全功能与认证。由于缺乏相应的强制认证制度，国产机器人一般都不具备本质安全的特性，也很少有通过欧洲、美洲安全认证的产品。当然这个与国内用户对安全的漠视也有非常大的关系。国产机器人想要走出国门，安全认证是必须要跨过的坎儿。 四、整理了一些资料，分享下 1、想做控制部分的，这两个都提供快速设计、初版一条龙服务 （1）新人不能发链接只能XXX代替 众一电路科技24小时pcb （2）新人不能发链接只能XXX代替 爱板网 电子元器件一站购 （3）新人不能发链接只能XXX代替 技术资料查询、问答。维科网OFweek行业网站涵盖电子工程、半导体照明(LED)、显示、太阳能光伏、激光、光通讯、物联网、云计算、智能硬件、智能家居、可穿戴设备、VR、安防、锂电、新能源汽车、汽车科技、仪器仪表、传感器、3D打印、工控、机器人、人工智能、医疗科技、节能环保、智能电网、风电等高科技领域，每个行业平台均独立运营，已成为国内外各大媒体高科技行业资讯内容的主要提供者。 2、开源机器人操作系统ROS相关，不知能否做到工业级，供参考 （1）新人不能发链接只能XXX代替 快速了解ROS （2）新人不能发链接只能XXX代替 献给机器人发烧友：十大开源机器人项目哪个更适合你？ （3）新人不能发链接只能XXX代替 ROS官网 3、想做机器人本体的，不是广告 （1）新人不能发链接只能XXX代替 机器人6轴本体 （2）新人不能发链接只能XXX代替 速加网 为用户提供研发快速打样、小批量试制到批量生产的一站式服务，互联网思维的加工网 4、再送一个AGV的，提供开源路径规划交通管制平台，很强大且开源。 （1）新人不能发链接只能XXX代替 OPENTCS AGV官网 8 _+ k) [: s& v! F% y
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发表于 2018-10-28 16:15:09
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