库柏特力控教学平台教你玩转机器人力控应用

2017-08-22

机器人力控成为发展趋势

无论是在机加工领域还是小零件组装行业,生产过程中一些微小力度变化都关系到产品的成功与失败,因此厂家无不渴求能有灵活控制力度、可自主适应环境并操作工件的机器人“巧手”,以保证生产质量及效率。以往的机器人并不具备力反馈功能,如今凭借力传感器等媒介,机器人已经发展成了有力感知能力的智能机器人。然而有了力传感器并不代表力量控制就得到了解决,实时力控反馈仍然是一大技术难点,而软件控制算法是解决实时力控反馈这一问题的核心

为解决该问题,库柏特成功开发了可应用于工业和教学双领域的集成力控技术教学平台,配备集成力控技术的机器人能做出实时力控反馈以应对制造过程中的细微变化,像人类一样拿捏易碎物品或执行精密作业。并且,力控技术作为机器人的一大发展趋势,库柏特力控教学平台也可以用最简单易懂的实际应用操作,让倾力于力控教育学习领域的师生们有新的实践方式。


什么是集成力控技术?

集成力控技术可协助机器人主动适应外部环境。传统机器人解决方案都是以预先编定的路径与速度实施运行控制,无法自主适应多变的外部环境;而集成力控的机器人能针对环境变化随时作出回应,并根据力传感器的回馈信号调整其程控路径或速度,使机器人能够更加灵活地工作。

集成力控技术将机器人自动化的应用范围拓展到了以往无法企及的领域。与过去刚性自动化因更换产品或产线所需的昂贵费用相比,集成力控技术的新一代智能工业机器人进行控制软件再编程就能快速适应多样的新产品,可降低解决方案成本,并且可适用领域也从传统的汽车行业拓展至3C、医疗、高校、科研等领域。

任务级编程——机器人力控教学平台的控制灵魂

库柏特力控教学平台中,任务级编程是其控制灵魂,它能够以最简单的软件编程实现各种力控应用,是一个高度灵活配置的力控教学工作站。

那么小科普时间到了,什么是任务级编程呢?它又有哪些作用?

智能工业机器人相比传统的自动化设备最主要的优势是可灵活编程,能够通过执行预先存储的运动指令序列或者基于传感器数据输出相应的运动指令。

目前工业机器人的编程方式主要有三类:

示教编程(teaching by showing:通过示教器引导机器人到达期望的位置,并录制其关节角数据,输出的程序由录制的关节角序列组成。这种编程方式较直观,但是机器人运动非常不灵活。当机器人运动路径上出现障碍物时,它无法自主规避障碍,从而容易对机器人造成损伤。

面向机器人的编程(robot-oriented programming:一些机器人系统提供了计算机编程语言(robot-level language)和访问传感器,驱动机器人运动的指令。使用这套计算机语言用户可以从外部传感器(如视觉,力觉)获取数据,由此来修正机器人运动。面向机器人的编程最为复杂,需要扎实的编程语言功底以设计基于传感器的运动策略,能够实现此类编程的人才稀缺,机器人的应用范围也因此受限。

任务级编程(task-level programming:研发人员事先在机器人控制器内部编程设置了一套机器人工作场景的模型,定义了一系列的机器人基本动作模块(如抓取、移动、装配、打磨)和基本对象模块(如末端执行器、打磨机、工件),用户在使用时,根据需要组装相应模块就可构成一套计算机程序,从而省去了复杂的编程步骤,此种软件编程最为简单智能,稍懂机器人或编程语言的人都可轻松完成。此外,机器人还可根据开发人员编写的CAD模型算法自主规避障碍,保证自身不受损伤。


库柏特力控教学平台可带你玩转哪些应用?

力控教学平台提供了三个典型的力控应用场景的仿真与控制软件:

力控打磨  机器人力控打磨工作站是用于自动打磨作业的工业自动化设备,它以六维力传感器为媒介,通过感触力分析判断打磨的质量状态;运用力反馈控制算法可对打磨物品进行保护;同时任务级编程方案可快速实现打磨任务编程并快速切换打磨物品。打磨过程力控保护、打磨质量监控、打磨任务快速编程可谓其三大特色。

力控打磨工作站中的力传感器、打磨头、打磨机等基本对象

手机壳力控打磨仿真场景


力控拖动示教  拖动示教是一种简单灵活的机器人示教方法。目前实际应用最多的传统示教盒示教要求操作者具有丰富的机器人技术知识和经验,示教效率较低。与示教盒示教相比,运用力控拖动示教技术时,操作人员无需掌握任何机器人知识及经验就可在10分钟内学会拖动示教,极大地提高了示教的友好性、高效性。现在很多机器人本体并不具备拖动示教功能,但在库柏特任务级编程平台产品的帮助下,只要在工作站中额外配置一个力传感器就可构建机器人拖动示教工作站。

拖动示教具有路径的保存和回放功能,操作者拖动机器人末端的拖动手柄,拖拽机器人跟着运动一次就可实现对机器人的示教编程

拖动示教仿真场景


力控装配  装配工艺往往对精度和接触力大小都有着很高的要求。传统的装配系统完全依赖于设备的高精度安装与运动,而力控装配工作站将力传感器和力反馈控制引入了装配工作流程,可实时调整设备工作位置以达到装配的高精度要求,使用通用的机器人设备就可以实现各种场景下的柔性装配,装配精度可达到+/- 0.1mm,装配成功率>99.5%,由此降低了装配工艺对设备的依赖性,扩展了装配应用。

力控装配工作站中的力传感器、末端执行器、工件等基本对象

插销入孔仿真工作站

库柏特力控教学平台支持UREPSONMotomanABBKUKAFANUC、川崎等多种工业机器人,用户可根据自己的实际需要选配机器人工作站。同时,平台中的每种力控应用场景都提供了仿真教学环境和实际工作站教学环境,若对系统集成有兴趣,可以学习如何安装、搭建与调试机器人力控工作站,学习机器人任务级编程方法及力控技术在机器人工作站中的应用;若想改进制造工艺,可以在不懂机器人编程的情况下学会如何使用力控工作站调试打磨、装配、拖动等工艺,用于实际的喷涂、点胶、零件装配等环节以提升制造业智能化水平。

“工业 4.0”和“中国制造2025”的背景下,库柏特力控教学平台对于弥补工业机器人领域的人才缺口具有重要意义,更能够延展机器人的实际应用,增强机器人的智能化、网络化、开放性、人机友好性,使其成为人类能力的延伸,成为能够独当一面的机器人。