การวิเคราะห์หุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ครอบคลุมที่สุด

I. ความเป็นมาของการพัฒนาหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

คำว่า ROBOT ถูกใช้ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2463 โดยนักเขียนบทละครชาวเช็ก คาริโล ชิเบก ในนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง Rossum's Universal Robots และตั้งแต่นั้นมาก็กลายเป็นคำพ้องความหมายกับวิทยาการหุ่นยนต์

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2481 นิตยสาร Meccano ได้รายงานเกี่ยวกับแบบจำลองของหุ่นยนต์ควบคุม ซึ่งเป็นหนึ่งในรายงานแรกสุดของหุ่นยนต์แบบจำลองที่มุ่งเป้าไปที่การใช้งานทางอุตสาหกรรม ออกแบบโดย Griffith P. Taylor ในปี 1935 มีความสามารถในการเคลื่อนที่ได้ห้าแกนโดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้าตัวเดียว ภายในปี 1954 หุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ตั้งโปรแกรมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ตัวแรกได้รับการออกแบบโดย GC Devol ในสหรัฐอเมริกา และในปี 1960 บริษัทอเมริกัน AMF ได้สร้างคอลัมน์-หุ่นยนต์ Versatran ประสานงานพร้อมการควบคุมจุดและวิถี ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ตัวแรกของโลกที่ใช้ในการผลิตเชิงอุตสาหกรรม

ในปี 1974 Cincinnati Milacron ประสบความสำเร็จในการพัฒนาหุ่นยนต์ที่มีข้อต่อหลาย- ภายในปี 1979 Unimation ได้เปิดตัวหุ่นยนต์ PUMA ซึ่งเป็นข้อต่อหลาย-, มอเตอร์ขับเคลื่อนทั้งหมด-, การควบคุมรองของ CPU หลาย- CPU, การใช้ภาษาพิเศษของ VAL, สามารถติดตั้งด้วยเซ็นเซอร์ที่มองเห็น สัมผัส และแรงได้ ซึ่งในขณะนั้นถือเป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากที่สุด หุ่นยนต์อุตสาหกรรมในปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้โครงสร้างนี้ ช่วงเวลาของหุ่นยนต์นี้เป็นของหุ่นยนต์ประเภท "สอน-ใน/การเล่น" (สอน-ใน/การเล่น) โดยมีหน่วยความจำ ความจุในการจัดเก็บเท่านั้น ตามโปรแกรมที่เกี่ยวข้องเพื่อทำซ้ำการดำเนินการ สภาพแวดล้อมโดยรอบโดยพื้นฐานแล้วไม่มีความสามารถในการรับรู้และการควบคุมการตอบสนอง

เข้าสู่ยุค 80 ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการตรวจจับ รวมถึงเซ็นเซอร์ภาพ เซ็นเซอร์ที่ไม่ใช่ภาพ และเทคโนโลยีการประมวลผลข้อมูล หุ่นยนต์รุ่นที่สอง - หุ่นยนต์รับความรู้สึก สามารถรับส่วนหนึ่งของข้อมูลที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมการทำงานและวัตถุปฏิบัติการ ดำเนินการประมวลผลแบบเรียลไทม์- และแนะนำหุ่นยนต์ให้ดำเนินการได้ หุ่นยนต์รุ่นที่สองมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตภาคอุตสาหกรรม

ปัจจุบัน ประเทศต่างๆ กำลังวิจัย "หุ่นยนต์อัจฉริยะ" ซึ่งไม่เพียงแต่มีหุ่นยนต์มากกว่ารุ่นที่สองที่มีความตระหนักรู้ด้านสิ่งแวดล้อมดีขึ้นเท่านั้น แต่ยังมีความคิดเชิงตรรกะ การตัดสินใจ และการตัดสินใจ-ความสามารถในการทำงานโดยอัตโนมัติตามข้อกำหนดการปฏิบัติงานและข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อม

ครั้งที่สอง สถานการณ์การใช้งานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

นับตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1960 มนุษยชาติได้สร้างหุ่นยนต์อุตสาหกรรมตัวแรก หุ่นยนต์แสดงให้เห็นถึงพลังอันยิ่งใหญ่ ในเวลาเพียง 50 ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีหุ่นยนต์ได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว ในหลายสาขาการผลิต หุ่นยนต์อุตสาหกรรมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนและส่วนประกอบยานยนต์ และกำลังขยายไปยังด้านอื่น ๆ อย่างต่อเนื่อง เช่น อุตสาหกรรมเครื่องจักรกล อิเล็กทรอนิกส์ อุตสาหกรรมไฟฟ้า อุตสาหกรรมยางและพลาสติก ชิ้นส่วนและส่วนประกอบของรถยนต์และยานยนต์ อุตสาหกรรมการผลิต อุตสาหกรรมไฟฟ้า อุตสาหกรรมยางและพลาสติก อุตสาหกรรมอาหาร การผลิตไม้และเฟอร์นิเจอร์ และสาขาอื่นๆ ในการผลิตทางอุตสาหกรรม หุ่นยนต์เชื่อม หุ่นยนต์แปรรูปการเจียรและขัดเงา หุ่นยนต์เชื่อม หุ่นยนต์แปรรูปด้วยเลเซอร์ หุ่นยนต์พ่น หุ่นยนต์จัดการ หุ่นยนต์สุญญากาศ และหุ่นยนต์อุตสาหกรรมอื่น ๆ ถูกนำมาใช้เป็นจำนวนมาก ต่อไปนี้เป็นการแนะนำสถานการณ์การใช้งานและคุณลักษณะทางเทคนิคของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

III. สถานการณ์ปัจจุบันของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

นอกจากหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ แล้ว “เครื่องจักรสำหรับมนุษย์” ก็จะกลายเป็นเทรนด์เช่นกัน Foxconn ได้ประกาศก่อนหน้านี้ว่าจะซื้อหุ่นยนต์ล้านตัวในสามปี คาดว่าจะสร้างในปี 2559 ในมณฑลซานซีจินเฉิง "ฐานการผลิตหุ่นยนต์อัจฉริยะที่ใหญ่ที่สุดในโลก"

ยานยนต์ อิเล็กทรอนิกส์ อาหาร เคมีภัณฑ์ พลาสติกและยาง ผลิตภัณฑ์โลหะ อุตสาหกรรมการผลิต 6 แห่ง ถูกมองว่าเป็นการใช้งานหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในพื้นที่หลักในปัจจุบัน หน่วยงานคาดการณ์ว่าจะมีความต้องการต่อปี 1 ล้านถึง 2 ล้านหน่วย ซึ่งคิดเป็นความต้องการของตลาดหุ่นยนต์อุตสาหกรรมของจีนประมาณ 70%

เมื่อเดือนกันยายนปีนี้ บริษัทด้านหุ่นยนต์ของจีนทั้งหมดมีจำนวนเกือบ 420 แห่ง นอกจากนี้ ปัจจุบันสวนอุตสาหกรรมหุ่นยนต์มากกว่า 30 แห่งกำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างทั่วประเทศจีน

เหตุผลที่หุ่นยนต์อุตสาหกรรมกำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในตลาดจีน ประการแรก เนื่องจากในแง่ของต้นทุน หุ่นยนต์มักจะมีราคาเพียงหนึ่ง-ในสี่ของต้นทุนแรงงาน ประการที่สอง หุ่นยนต์ยังสามารถสร้างมูลค่าเพิ่มใหม่ๆ มากมายทั้งในด้านคุณภาพ ประสิทธิภาพ และการจัดการ ดังนั้น ในการปรับปรุงอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีหุ่นยนต์ ราคาจึงลดลงอย่างมาก การขาดแคลนแรงงาน ต้นทุนแรงงานที่เพิ่มขึ้น และปัจจัยอื่น ๆ อุตสาหกรรมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมของจีนจึงอยู่ในยุคระเบิด

IV. เทคโนโลยีสำคัญของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

1. องค์ประกอบระบบพื้นฐานของหุ่นยนต์

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมประกอบด้วย 3 ส่วนหลักและระบบย่อย 6 ระบบ ได้แก่ ชิ้นส่วนเชิงกล ส่วนตรวจจับและส่วนควบคุม และ 6 ระบบย่อยสามารถแบ่งออกเป็นระบบโครงสร้างทางกล ระบบขับเคลื่อน ระบบตรวจจับ ระบบโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมของหุ่นยนต์ -ระบบโต้ตอบของเครื่องจักร และระบบควบคุม

องค์ประกอบของระบบหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

(1) ระบบโครงสร้างทางกลของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมประกอบด้วยสามส่วนหลัก: ฐาน แขน และส่วนปลายของหุ่นยนต์ และแต่ละส่วนหลักเหล่านี้มีระบบกลไกจำนวนหนึ่งซึ่งมีระดับความอิสระหลายระดับ หากฐานมีกลไกการเดิน ก็จะประกอบเป็นหุ่นยนต์เดินได้ หากฐานไม่มีกลไกการเดินและงอ จะประกอบเป็นแขนหุ่นยนต์เพียงแขนเดียว แขนโดยทั่วไปประกอบด้วยต้นแขน แขนท่อนล่าง และข้อมือ อุปกรณ์ควบคุมปลายเป็นส่วนสำคัญที่ติดตั้งไว้บนข้อมือโดยตรง โดยอาจเป็นแบบสองนิ้วหรือหลายนิ้ว- หรืออาจเป็นปืนพ่นสี เครื่องมือเชื่อม และเครื่องมือปฏิบัติการอื่นๆ ก็ได้

(2) ระบบขับเคลื่อนเพื่อให้หุ่นยนต์ทำงานได้ต้องวางอยู่ในข้อต่อ กล่าวคือ ระดับความอิสระในการเคลื่อนที่แต่ละระดับบนอุปกรณ์ส่งกำลังซึ่งเป็นระบบขับเคลื่อน ระบบขับเคลื่อนอาจเป็นไฮดรอลิก นิวแมติก ไฟฟ้า หรือผสมผสานกันเพื่อใช้ระบบบูรณาการ อาจเป็นไดรฟ์ตรงหรือไดรฟ์ทางอ้อมผ่านสายพานซิงโครนัส โซ่ ระบบล้อ เกียร์ฮาร์มอนิก และกลไกการส่งกำลังทางกลอื่นๆ

(3) ระบบการตรวจจับประกอบด้วยโมดูลเซ็นเซอร์ภายในและโมดูลเซ็นเซอร์ภายนอกเพื่อรับข้อมูลที่มีความหมายเกี่ยวกับสถานะของสภาพแวดล้อมภายในและภายนอก การใช้เซ็นเซอร์อัจฉริยะช่วยเพิ่มระดับความคล่องตัว ความสามารถในการปรับตัว และความชาญฉลาดของหุ่นยนต์ ระบบประสาทสัมผัสของมนุษย์มีความคล่องแคล่วอย่างมากในการตรวจจับข้อมูลเกี่ยวกับโลกภายนอก อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์จะมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบประสาทสัมผัสของมนุษย์สำหรับข้อมูลเฉพาะบางอย่าง

(4) ระบบแลกเปลี่ยนสภาพแวดล้อมหุ่นยนต์เป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ทันสมัยและสภาพแวดล้อมภายนอกของระบบการติดต่อและการประสานงานที่สามารถเปลี่ยนอุปกรณ์ได้ หุ่นยนต์อุตสาหกรรมและอุปกรณ์ภายนอกที่ตั้งค่าเป็นหน่วยการทำงาน เช่น หน่วยประมวลผล หน่วยเชื่อม หน่วยประกอบ ฯลฯ แน่นอนว่ายังสามารถรวมหุ่นยนต์หลายตัว เครื่องมือหรืออุปกรณ์เครื่องจักรหลายรายการ อุปกรณ์จัดเก็บชิ้นส่วนหลายชิ้น ฯลฯ ไว้ในหน่วยการทำงานเพื่อดำเนินงานที่ซับซ้อนได้

(5) ระบบแลกเปลี่ยนเครื่องจักรของมนุษย์-คือผู้ควบคุมและควบคุมหุ่นยนต์และการติดต่อกับอุปกรณ์หุ่นยนต์ เช่น สถานีปลายทางมาตรฐานของคอมพิวเตอร์ คอนโซลคำสั่ง แผงแสดงข้อมูล สัญญาณเตือนอันตราย ฯลฯ ระบบสรุปได้เป็นสองประเภทหลัก: อุปกรณ์สั่งการ-และอุปกรณ์แสดงข้อมูล

6) ระบบควบคุมหุ่นยนต์คือสมองของหุ่นยนต์และเป็นปัจจัยหลักในการกำหนดการทำงานและประสิทธิภาพของหุ่นยนต์

หน้าที่ของระบบควบคุมคือการควบคุมแอคทูเอเตอร์ของหุ่นยนต์เพื่อให้การเคลื่อนไหวและการทำงานที่กำหนดเสร็จสมบูรณ์ตามโปรแกรมคำสั่งการทำงานของหุ่นยนต์และสัญญาณกลับจากเซ็นเซอร์ หากหุ่นยนต์อุตสาหกรรมไม่มีคุณลักษณะการป้อนกลับข้อมูล จะเป็นระบบควบคุมลูปเปิด- หากมีลักษณะการป้อนกลับข้อมูล จะเป็นระบบควบคุมแบบวงปิด- ตามหลักการควบคุม ระบบควบคุมสามารถแบ่งออกเป็นระบบควบคุมโปรแกรม ระบบควบคุมแบบปรับตัว และระบบควบคุมปัญญาประดิษฐ์ ตามรูปแบบของการควบคุม ระบบควบคุมสามารถแบ่งออกเป็นการควบคุมจุดและการควบคุมวิถี ประเภทตำแหน่งแบบจุดจะควบคุมเฉพาะการวางตำแหน่งที่ถูกต้องของแอคชูเอเตอร์จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งเท่านั้น และเหมาะสำหรับการใช้งาน เช่น การขนถ่ายเครื่องมือกล การเชื่อมแบบจุดและการจัดการทั่วไป การขนถ่าย ฯลฯ ประเภทวิถีการเคลื่อนที่ต่อเนื่องจะควบคุมการเคลื่อนที่ของแอคชูเอเตอร์ตามวิถีที่กำหนด และเหมาะสำหรับการดำเนินการ เช่น การเชื่อมอย่างต่อเนื่องและการทาสี

หน้าที่ของระบบควบคุมคือการควบคุมแอคทูเอเตอร์ของหุ่นยนต์เพื่อให้การเคลื่อนไหวและการทำงานที่กำหนดเสร็จสมบูรณ์ตามโปรแกรมคำสั่งการทำงานของหุ่นยนต์และสัญญาณกลับจากเซ็นเซอร์ หากหุ่นยนต์อุตสาหกรรมไม่มีคุณลักษณะการป้อนกลับข้อมูล จะเป็นระบบควบคุมลูปเปิด- หากมีลักษณะการป้อนกลับข้อมูล จะเป็นระบบควบคุมแบบวงปิด- ตามหลักการควบคุม ระบบควบคุมสามารถแบ่งออกเป็นระบบควบคุมโปรแกรม ระบบควบคุมแบบปรับตัว และระบบควบคุมปัญญาประดิษฐ์ ตามรูปแบบของการควบคุม ระบบควบคุมสามารถแบ่งออกเป็นการควบคุมจุดและการควบคุมวิถี หุ่นยนต์อุตสาหกรรมครบชุดประกอบด้วยตัวหุ่นยนต์ ซอฟต์แวร์ระบบ ตู้ควบคุม อุปกรณ์กลไกส่วนต่อพ่วง วิชั่น CCD อุปกรณ์จับยึด/มือจับ ตู้ควบคุม PLC สำหรับอุปกรณ์ต่อพ่วง และกล่องสาธิต/เครื่องสาธิต

ส่วนต่อไปนี้จะเน้นไปที่ระบบขับเคลื่อนและระบบการตรวจจับของหุ่นยนต์

2. ระบบขับเคลื่อนหุ่นยนต์

ระบบขับเคลื่อนของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก ได้แก่ ไฮดรอลิก นิวแมติก และไฟฟ้า ตามแหล่งพลังงาน ตามความต้องการของทั้งสามประเภทพื้นฐานนี้ ยังสามารถรวมเข้ากับระบบไดรฟ์แบบคอมโพสิตได้อีกด้วย ระบบขับเคลื่อนพื้นฐานทั้งสามประเภทนี้มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง

ระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิก: เนื่องจากเทคโนโลยีไฮดรอลิกเป็นเทคโนโลยีที่เป็นผู้ใหญ่มากขึ้น มันมีกำลังขนาดใหญ่ แรง (หรือโมเมนต์) และอัตราส่วนความเฉื่อย การตอบสนองที่รวดเร็ว และง่ายต่อการตระหนักถึงลักษณะของการขับเคลื่อนโดยตรง เหมาะสำหรับใช้ในหุ่นยนต์เหล่านี้ที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักมาก มีความเฉื่อยสูง และทำงานในสภาพแวดล้อมที่ป้องกันการเชื่อม- อย่างไรก็ตาม ระบบไฮดรอลิกจำเป็นต้องมีการแปลงพลังงาน (พลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานไฮดรอลิก) การควบคุมความเร็วในกรณีส่วนใหญ่โดยใช้การควบคุมความเร็วแบบคันเร่ง ประสิทธิภาพจะต่ำกว่าระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ท่อระบายน้ำกากตะกอนของเหลวของระบบไฮดรอลิกสามารถก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและเสียงรบกวนในการทำงานก็สูงขึ้นเช่นกัน เนื่องจากจุดอ่อนเหล่านี้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จึงมักถูกแทนที่ด้วยระบบไฟฟ้าในหุ่นยนต์ที่มีน้ำหนัก 100 กก. หรือน้อยกว่า

หุ่นยนต์สำหรับงานหนัก-แบบไฮดรอลิกเต็มตัว

ระบบขับเคลื่อนแบบนิวแมติกมีข้อดีคือ ความเร็วที่รวดเร็ว โครงสร้างระบบที่เรียบง่าย การบำรุงรักษาง่าย และราคาต่ำ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแรงดันใช้งานต่ำของอุปกรณ์นิวแมติก จึงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะวางตำแหน่งอย่างแม่นยำ โดยทั่วไปจะใช้เฉพาะกับตัวขับเอฟเฟกต์ปลายหุ่นยนต์อุตสาหกรรม-เท่านั้น อุปกรณ์จับยึดแบบมือจับแบบนิวแมติก กระบอกหมุน และเครื่องดูดแบบนิวแมติกเป็นเอฟเฟกต์ปลาย- สามารถใช้สำหรับการจับและประกอบชิ้นงานขนาดกลางและขนาดเล็ก ถ้วยดูดแบบใช้ลมและมือจับหุ่นยนต์แบบใช้ลมแสดงไว้ในภาพ

ถ้วยดูดแบบใช้ลมและมือจับหุ่นยนต์แบบใช้ลม

มอเตอร์ขับเคลื่อนเป็นโหมดขับเคลื่อนกระแสหลักของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมสมัยใหม่ โดยแบ่งออกเป็นมอเตอร์สี่ประเภท: มอเตอร์เซอร์โว DC, มอเตอร์เซอร์โว AC, สเต็ปเปอร์มอเตอร์ และมอเตอร์เชิงเส้น เซอร์โวมอเตอร์กระแสตรงและเซอร์โวมอเตอร์กระแสสลับที่มีการควบคุมลูป-แบบปิด โดยทั่วไปใช้สำหรับหุ่นยนต์ขับเคลื่อนความเร็วสูง-ที่มีความแม่นยำสูง- สเต็ปเปอร์มอเตอร์สำหรับความต้องการความแม่นยำและความเร็วไม่สูงนัก การใช้การควบคุมแบบลูปเปิด- มอเตอร์เชิงเส้นตรงและระบบควบคุมการขับเคลื่อนได้รับการพัฒนาในทางเทคนิคแล้ว มีอุปกรณ์ส่งกำลังแบบดั้งเดิมที่ไม่สามารถเทียบได้กับประสิทธิภาพที่เหนือกว่า เช่น การปรับให้เข้ากับการใช้งานที่ความเร็วสูงมาก-และต่ำมาก- การเร่งความเร็วสูง ความแม่นยำสูง ไม่มีการส่งคืนที่ว่างเปล่า การสึกหรอต่ำ โครงสร้างและโครงสร้างของมือจับหุ่นยนต์ ไม่มีส่วนหลังที่ว่างเปล่า การสึกหรอต่ำ โครงสร้างเรียบง่าย ไม่มีตัวลดและข้อต่อสกรูเกียร์ เมื่อพิจารณาจากข้อกำหนดการขับเคลื่อนเชิงเส้นตรงจำนวนมากในหุ่นยนต์คู่ขนาน มอเตอร์เชิงเส้นตรงจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านหุ่นยนต์คู่ขนาน

3. ระบบตรวจจับหุ่นยนต์

ระบบการรับรู้ของหุ่นยนต์แปลงข้อมูลสถานะภายในและข้อมูลสิ่งแวดล้อมต่างๆ ของหุ่นยนต์จากสัญญาณเป็นข้อมูลและข้อมูลที่หุ่นยนต์สามารถเข้าใจและนำไปใช้ได้หรือระหว่างหุ่นยนต์ นอกเหนือจากความจำเป็นในการรับรู้ปริมาณทางกลที่เกี่ยวข้องกับสถานะการทำงานของมันเอง เช่น การกระจัด ความเร็ว ความเร่ง แรงและแรงบิด เทคโนโลยีการรับรู้ด้วยภาพยังเป็นส่วนสำคัญของการรับรู้ของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมอีกด้วย

ระบบวิชวลเซอร์โวใช้ข้อมูลภาพเป็นสัญญาณตอบรับสำหรับการควบคุมเพื่อปรับตำแหน่งและทัศนคติของหุ่นยนต์ การใช้งานในพื้นที่นี้ส่วนใหญ่จะอยู่ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ ระบบวิชันซิสเต็มยังใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ ของการตรวจสอบคุณภาพ การระบุชิ้นงาน การคัดแยกอาหาร และบรรจุภัณฑ์

โดยปกติแล้ว การควบคุมเซอร์โวภาพด้วยภาพสำหรับหุ่นยนต์จะเป็น-เซอร์โวภาพตามตำแหน่งหรือภาพ-ตามตำแหน่ง ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าเซอร์โวภาพ 3 มิติและเซอร์โวภาพ 2 มิติ ตามลำดับ และแต่ละวิธีในทั้งสองวิธีนี้มีข้อดีและการนำไปใช้งานในตัวเอง เช่นเดียวกับข้อบกพร่องบางประการ ดังนั้นจึงมีการเสนอวิธีการเซอร์โวภาพ 2.5 มิติ

ระบบเซอร์โวภาพตามตำแหน่ง-ใช้พารามิเตอร์ของกล้องเพื่อสร้างความสัมพันธ์ของการแมประหว่างข้อมูลภาพและข้อมูลตำแหน่ง/ทัศนคติของเอฟเฟ็กเตอร์ส่วนปลายหุ่นยนต์- เพื่อให้ทราบถึง-การควบคุมลูปปิดของตำแหน่งปลายหุ่นยนต์- ข้อผิดพลาดตำแหน่งเอฟเฟ็กเตอร์และทัศนคติจุดสิ้นสุด-นั้นประมาณจากข้อมูลตำแหน่งเอฟเฟ็กเตอร์สุดท้าย- ที่ดึงมาจากรูปภาพที่ถ่ายตามเวลาจริง- และแบบจำลองทางเรขาคณิตของเป้าหมายที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น จากนั้นจึงได้รับพารามิเตอร์ตำแหน่งและทัศนคติใหม่ของแต่ละข้อต่อโดยขึ้นอยู่กับข้อผิดพลาดของตำแหน่งและทัศนคติ การแสดงภาพตามตำแหน่ง-ต้องการให้เอนด์เอฟเฟ็กเตอร์-สามารถสังเกตได้ในฉากที่มองเห็นเสมอ และจะมีการคำนวณข้อมูลทัศนคติของตำแหน่ง 3 มิติ การกำจัดสิ่งรบกวนและสัญญาณรบกวนในภาพเป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันข้อผิดพลาดของตำแหน่งและทัศนคติที่แม่นยำ

เซอร์โวการมองเห็น 2 มิติได้รับสัญญาณข้อผิดพลาดโดยการเปรียบเทียบคุณสมบัติของภาพที่ถ่ายโดยกล้องกับภาพที่กำหนด (ไม่ใช่ข้อมูลเรขาคณิต 3 มิติ) จากนั้นหุ่นยนต์จะได้รับการแก้ไขโดยตัวควบคุมร่วมและตัวควบคุมการมองเห็นและสถานะการทำงานปัจจุบันของหุ่นยนต์ ทำให้หุ่นยนต์สามารถควบคุมเซอร์โวได้อย่างสมบูรณ์ เมื่อเปรียบเทียบกับการแสดงภาพ 3 มิติ การแสดงภาพ 2 มิติจะมีประสิทธิภาพมากกว่าต่อข้อผิดพลาดในการสอบเทียบของกล้องและหุ่นยนต์ แต่ปัญหาต่างๆ เช่น ความเป็นเอกเทศของภาพ เมทริกซ์ Jacobi และค่าต่ำสุดเฉพาะที่นั้นมักพบในการออกแบบตัวควบคุมเซอร์โวภาพอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

เพื่อแก้ไขข้อจำกัดของวิธีการเซอร์โวภาพ 3 มิติและ 2 มิติ F. Chaumette และคณะ เสนอวิธีการเซอร์โวภาพ 2.5- มิติ โดยจะแยกการควบคุม-วงปิดของการเคลื่อนที่และการหมุนการแปลของกล้อง และสร้างอัตราส่วนการวางแนวและความลึกของภาพขึ้นใหม่ของวัตถุในพื้นที่ 3 มิติตามจุดคุณลักษณะของภาพ โดยส่วนที่การแปลแสดงด้วยพิกัดของจุดคุณลักษณะบนระนาบภาพ วิธีนี้สามารถรวมสัญญาณภาพและสัญญาณตำแหน่งที่แยกตามภาพได้สำเร็จ และสังเคราะห์สัญญาณข้อผิดพลาดที่สร้างขึ้นเพื่อป้อนกลับ ซึ่งช่วยแก้ปัญหาเรื่องความทนทาน ภาวะเอกฐาน และจุดต่ำสุดเฉพาะจุดได้เป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม ยังคงมีปัญหาบางประการที่ต้องแก้ไขในวิธีนี้ เช่น วิธีตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัตถุอ้างอิงอยู่ในขอบเขตการมองเห็นของกล้องเสมอในระหว่างกระบวนการเซอร์โว และการมีอยู่ของโซลูชันที่ไม่ซ้ำใครเมื่อแยกย่อยเมทริกซ์เอกฐาน

เมื่อสร้างแบบจำลองตัวควบคุมการมองเห็น จะต้องค้นหาแบบจำลองที่เหมาะสมเพื่ออธิบายความสัมพันธ์ในการทำแผนที่ระหว่างเอฟเฟ็กเตอร์ส่วนท้ายของหุ่นยนต์-และกล้อง วิธีการของเมทริกซ์ภาพ Jacobi เป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการวิจัยการมองเห็นของหุ่นยนต์ที่สนับสนุนการวิจัย เมทริกซ์จาโคบีของภาพมีเวลา-แตกต่างกันไป ดังนั้นจึงต้องคำนวณหรือประมาณค่าทางออนไลน์

4. ส่วนประกอบพื้นฐานของหุ่นยนต์ที่สำคัญ

หุ่นยนต์มีส่วนประกอบหลัก 4 ส่วน 22% ของต้นทุนตัวถัง 24% ของระบบเซอร์โว 36% ของตัวลด และ 12% ของตัวควบคุม ส่วนประกอบพื้นฐานที่สำคัญของหุ่นยนต์หมายถึงองค์ประกอบของระบบขับเคลื่อนหุ่นยนต์ ระบบควบคุม และระบบปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์- มีบทบาทสำคัญในการมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของหุ่นยนต์ และมีลักษณะทั่วไปและโมดูลาร์ของหน่วยส่วนประกอบ ส่วนประกอบหลักของหุ่นยนต์ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสามส่วนต่อไปนี้: ตัวลดหุ่นยนต์ที่มีความแม่นยำสูง- เซอร์โวมอเตอร์และไดรฟ์ AC และ DC ประสิทธิภาพสูง- ตัวควบคุมหุ่นยนต์ประสิทธิภาพสูง-

1) ลด

ตัวลดเป็นองค์ประกอบสำคัญของหุ่นยนต์ และในปัจจุบัน ส่วนใหญ่ใช้ตัวลดเกียร์สองประเภท: ตัวลดเกียร์ฮาร์มอนิกและตัวลด RV

วิธีการส่งสัญญาณฮาร์มอนิกถูกคิดค้นโดยนักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน C. WaltMusser ในช่วงกลาง-ทศวรรษ 1950 ตัวลดเกียร์ฮาร์มอนิกส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบพื้นฐานของเครื่องกำเนิดคลื่น เกียร์แบบยืดหยุ่น และเกียร์แบบแข็ง 3 โดยอาศัยเครื่องกำเนิดคลื่นเพื่อสร้างการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นที่ควบคุมได้ และด้วยเฟืองแบบตาข่ายแข็งเพื่อถ่ายโอนการเคลื่อนไหวและกำลัง อัตราส่วนความเร็วการส่งผ่านขั้นเดียว-สูงถึง 70 ~ 1,000 ด้วยความช่วยเหลือของการเปลี่ยนรูปล้อแบบยืดหยุ่น สามารถทำได้ในแบบย้อนกลับโดยไม่ต้องฟันเฟืองแบบฟันเฟือง เมื่อเปรียบเทียบกับตัวลดเกียร์ทั่วไป เมื่อแรงบิดเอาต์พุตเท่ากัน ปริมาตรของตัวลดเกียร์ฮาร์มอนิกจะลดลง 2/3 น้ำหนักจะลดลง 1/2 ล้อที่มีความยืดหยุ่นเพื่อทนต่อโหลดสลับขนาดใหญ่ ดังนั้นความแข็งแรงเมื่อยล้าของวัสดุ ความต้องการในการประมวลผลและการรักษาความร้อนจึงสูง กระบวนการผลิตมีความซับซ้อน ประสิทธิภาพของล้อที่ยืดหยุ่นเป็นกุญแจสำคัญในการลดเกียร์ฮาร์มอนิกคุณภาพสูง

LorenzBaraen ชาวเยอรมันเสนอหลักการของการส่งผ่านเกียร์ดาวเคราะห์ไซโคลิดในปี 1926 และ TEIJINSEIKICo., Ltd. ของญี่ปุ่นเป็นผู้นำในการพัฒนาตัวลด RV ในปี 1980 ตัวลด RV ประกอบด้วยส่วนหน้าของหัวเกียร์ดาวเคราะห์และระยะหลังของตัวลดไซโคลิด เมื่อเปรียบเทียบกับหัวเกียร์ฮาร์มอนิก หัวเกียร์ RV ให้ความแม่นยำในการแกว่งและการรักษาความแม่นยำที่ดีกว่า

Chen Shixian คิดค้นเทคโนโลยีการส่งเกียร์สด ระบบส่งกำลังลูกกลิ้งออสซิลเลเตอร์ (ORT) รุ่นที่สี่ได้ถูกนำไปใช้กับผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมหลายประเภทอย่างประสบความสำเร็จ การส่งผ่านลูกกลิ้งออสซิลเลเตอร์แบบผสม (CORT) ที่เสนอบนพื้นฐานของ ORT ไม่เพียง แต่มีข้อได้เปรียบที่คล้ายกันของการส่งผ่าน RV แต่ยังเอาชนะข้อบกพร่องของแรงแบริ่งเพลาข้อเหวี่ยงส่ง RV อายุการใช้งานต่ำและปรับปรุงอายุการใช้งานและความสามารถในการรับน้ำหนักต่อไป โครงสร้างของ CORT ช่วยให้มีความเหมือนกัน โครงสร้างของ CORT ทำให้ความแตกต่างในการส่งคืนน้อยลงภายใต้ดัชนีความแม่นยำเดียวกัน และความแม่นยำในการเคลื่อนที่และความแข็งแกร่งที่สูงขึ้น ซึ่งบรรเทาข้อบกพร่องของการส่งสัญญาณ RV ที่ต้องใช้ความแม่นยำในการผลิตสูง และสามารถลดข้อกำหนดในการประมวลผลและต้นทุนการผลิตได้ค่อนข้างมาก CORT ได้รับการพัฒนาอย่างอิสระในประเทศจีน และเป็นเจ้าของสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาที่เป็นอิสระ สถาบันวิจัยโลหะผสมต้านทานการสึกหรอ-ของ Anshan และ Zhejiang Hengfengtai ลดการผลิต Co., Ltd. ประสบความสำเร็จในการพัฒนาตัวลด CORT สำหรับหุ่นยนต์

ตัวลด ORT ตัวลด CORT

ในปัจจุบัน ในแง่ของ-ตัวลดขนาดหุ่นยนต์ที่มีความแม่นยำสูง 75% ของส่วนแบ่งการตลาดถูกผูกขาดโดยบริษัทตัวลดขนาดของญี่ปุ่นสองแห่ง ตามลำดับ เพื่อจัดหาตัวลดไซโคลิด RV Japan Nabtesco และจัดหา-ตัวลดฮาร์มอนิกประสิทธิภาพสูง Japan Harmonic Drive รวมถึง ABB, FANUC, KUKA, MOTOMAN รวมถึงผู้ผลิตหุ่นยนต์กระแสหลักระดับสากล ตัวลดขนาดโดยสองบริษัทข้างต้นที่จัดหาให้กับผู้ผลิตหุ่นยนต์ในประเทศและต่างประเทศ ตัวลดขนาดโดยสองบริษัทข้างต้น กระปุกเกียร์ของผู้ผลิตหุ่นยนต์กระแสหลักระดับสากล รวมถึง ABB, FANUC, KUKA และ MOTOMAN ล้วนจัดหาโดยสองบริษัทข้างต้น สิ่งที่แตกต่างจากรุ่นทั่วไปที่เลือกโดยบริษัทหุ่นยนต์ในประเทศก็คือ ผู้ผลิตหุ่นยนต์กระแสหลักระหว่างประเทศได้ลงนามในความสัมพันธ์เชิงกลยุทธ์กับบริษัททั้งสองข้างต้น และผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นรุ่นพิเศษที่ได้รับการปรับปรุงตามความต้องการพิเศษของผู้ผลิตบนพื้นฐานของรุ่นทั่วไป การวิจัยในประเทศเกี่ยวกับ-ตัวลดไซโคลิดที่มีความแม่นยำสูงเริ่มต้นช้า มีเพียงในวิทยาลัยและมหาวิทยาลัยบางแห่งเท่านั้นที่มีการวิจัยที่เกี่ยวข้อง ปัจจุบันยังไม่มีผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่ใช้ในหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตและสถาบันในประเทศบางแห่งเริ่มทุ่มเทให้กับการแปลและการพัฒนาอุตสาหกรรมของการวิจัย-ตัวลดไซโคลิดที่มีความแม่นยำสูง เช่น Zhejiang Hengfengtai, Chongqing University State Key Laboratory of Mechanical Transmission, Tianjin ลดขนาดโรงงาน, Qinchuan Machine Tool Factory, Dalian Railway Institute และอื่นๆ ในแง่ของตัวลดฮาร์มอนิก มีผลิตภัณฑ์ทางเลือกในจีน เช่น Beijing Sinotech Kemi, Beijing Harmonic Drive แต่ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องในด้านความเร็วอินพุต ความสูงของแรงบิด ความแม่นยำในการส่งผ่าน และประสิทธิภาพกับผลิตภัณฑ์ของญี่ปุ่นยังคงมีช่องว่างเล็กน้อย การใช้งานหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่เป็นผู้ใหญ่เพิ่งเริ่มต้นขึ้น

2) เซอร์โวมอเตอร์

ในเซอร์โวมอเตอร์และไดรฟ์ ชิ้นส่วนขับเคลื่อนหุ่นยนต์ของยุโรปในปัจจุบันส่วนใหญ่จัดทำโดย Lenze, Lust, Bosch Rexroth และบริษัทอื่นๆ มอเตอร์และส่วนประกอบของไดรฟ์ในยุโรปเหล่านี้มีความจุเกินพิกัด การตอบสนองแบบไดนามิกเป็นสิ่งที่ดี การเปิดกว้างของไดรฟ์นั้นแข็งแกร่ง และมีอินเทอร์เฟซบัส แต่ราคาแพง ส่วนประกอบสำคัญของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบรนด์ญี่ปุ่นส่วนใหญ่มาจาก Yaskawa, Panasonic, Mitsubishi และบริษัทอื่น ๆ ราคาของมันค่อนข้างต่ำ แต่การตอบสนองแบบไดนามิกไม่ดี ความเปิดกว้างไม่ดี และส่วนใหญ่มีเพียงโหมดควบคุมแบบอะนาล็อกและพัลส์เท่านั้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จีนยังได้ดำเนินการวิจัยขั้นพื้นฐานและการพัฒนาอุตสาหกรรมของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรกระแสสลับกำลังสูง- และชิ้นส่วนขับเคลื่อน เช่น Harbin Institute of Technology, Beijing และ Lisi, Guangzhou CNC และหน่วยอื่นๆ และมีกำลังการผลิตเพียงเล็กน้อย แต่ประสิทธิภาพแบบไดนามิก ความเปิดกว้าง และความน่าเชื่อถือของมอเตอร์นั้นจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบโดยแอปพลิเคชันโครงการหุ่นยนต์เชิงปฏิบัติมากกว่า

3) ตัวควบคุม

ในแง่ของตัวควบคุมหุ่นยนต์ ผู้ผลิตหุ่นยนต์ต่างประเทศกระแสหลักในปัจจุบันอยู่ในแพลตฟอร์มตัวควบคุมการเคลื่อนไหวแบบหลาย-ทั่วไปตามการวิจัยและพัฒนาอิสระ ปัจจุบัน แพลตฟอร์มตัวควบคุมหลายแกน-ทั่วไปส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นโปรเซสเซอร์แบบฝัง (DSP, POWER PC) ซึ่งเป็นแกนหลักของการ์ดควบคุมการเคลื่อนไหวและคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม บวกกับระบบเรียลไทม์-เป็นแกนหลักของระบบ PLC ซึ่งแสดงด้วยการ์ด PMAC ของ Delta Tau และระบบ TwinCAT ของ Beckhoff ภายในประเทศในการ์ดควบคุมการเคลื่อนไหว บริษัทสูงที่มั่นคงได้พัฒนาผลิตภัณฑ์สำหรับผู้ใหญ่ที่สอดคล้องกัน แต่ในการประยุกต์ใช้หุ่นยนต์มีขนาดค่อนข้างเล็ก

5. ระบบปฏิบัติการหุ่นยนต์

ระบบปฏิบัติการหุ่นยนต์ทั่วไป (ระบบปฏิบัติการหุ่นยนต์ ROS) เป็นแพลตฟอร์มการก่อสร้างมาตรฐานที่ออกแบบมาสำหรับหุ่นยนต์ ซึ่งช่วยให้นักออกแบบหุ่นยนต์ทุกคนสามารถใช้ระบบปฏิบัติการเดียวกันสำหรับการพัฒนาซอฟต์แวร์หุ่นยนต์ ROS จะส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมหุ่นยนต์ในทิศทางของความเป็นอิสระของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ โมเดลการพัฒนาฮาร์ดแวร์-โดยอิสระมีส่วนช่วยอย่างมากในการพัฒนาและความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีพีซี แล็ปท็อป และสมาร์ทโฟน

ROS พัฒนายากกว่าระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์จำเป็นต้องจัดการกับการคำนวณทางคณิตศาสตร์-ที่กำหนดไว้อย่างดีเท่านั้น ในขณะที่หุ่นยนต์จำเป็นต้องเผชิญกับการเคลื่อนที่จริงที่ซับซ้อนมากขึ้น

ROS ให้บริการระบบปฏิบัติการมาตรฐาน รวมถึงการสรุปฮาร์ดแวร์ การควบคุมอุปกรณ์พื้นฐาน การใช้ฟังก์ชันทั่วไป ข้อความระหว่างกระบวนการ- และการจัดการแพ็กเก็ต

ROS แบ่งออกเป็นสองชั้น ชั้นล่างคือเลเยอร์ระบบปฏิบัติการ และเลเยอร์ที่สูงกว่าคือชุดซอฟต์แวร์ต่างๆ ที่ชุมชนผู้ใช้สนับสนุนเพื่อให้ทราบถึงฟังก์ชันต่างๆ ของหุ่นยนต์

สถาปัตยกรรมระบบปฏิบัติการโรบ็อตหลักที่มีอยู่คือระบบปฏิบัติการโอเพ่นซอร์ส Ubuntu{0}} ที่ใช้ Linux นอกจากนี้ ระบบ ROS ประเภทต่างๆ ยังได้รับการพัฒนาที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ และมหาวิทยาลัยมิวนิกในประเทศเยอรมนี ทีมพัฒนาหุ่นยนต์ของ Microsoft ยังได้เปิดตัว "เวอร์ชันหุ่นยนต์ Windows" ในปี 2550

6. การวางแผนการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน และเพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำงานเฉพาะอย่างให้เสร็จภายในเวลาที่สั้นที่สุด จะต้องมีการวางแผนการเคลื่อนไหวที่สมเหตุสมผล การวางแผนการเคลื่อนไหวแบบออฟไลน์แบ่งออกเป็นการวางแผนเส้นทางและการวางแผนวิถี

เป้าหมายของการวางแผนเส้นทางคือทำให้ระยะห่างระหว่างเส้นทางกับสิ่งกีดขวางให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในขณะที่ความยาวของเส้นทางนั้นสั้นที่สุด วัตถุประสงค์ของการวางแผนวิถีเป็นหลักคือการทำให้ข้อต่อของหุ่นยนต์ในการเคลื่อนไหวเชิงพื้นที่ของเวลาทำงานของหุ่นยนต์สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หรือพลังงานมีน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การวางแผนวิถีในการวางแผนเส้นทางตามการเพิ่มข้อมูลอนุกรมเวลา หุ่นยนต์จะทำหน้าที่วางแผนความเร็วและความเร่ง เพื่อตอบสนองความต้องการของความราบรื่นและการควบคุมความเร็ว

การทำซ้ำการสาธิตเป็นวิธีการหนึ่งในการวางแผนเส้นทาง ผ่านพื้นที่ปฏิบัติการสำหรับการสาธิตและการบันทึกผลลัพธ์ของการสาธิต และทำซ้ำในขั้นตอนการทำงาน-การสาธิตที่ไซต์งานสอดคล้องโดยตรงกับความต้องการของหุ่นยนต์ในการดำเนินการให้เสร็จสิ้น เส้นทางนั้นใช้งานง่ายและชัดเจน ข้อเสียคือต้องใช้ผู้ปฏิบัติงานที่มีประสบการณ์และใช้เวลานาน และเส้นทางอาจไม่ได้รับการปรับให้เหมาะสม เพื่อแก้ไขปัญหาข้างต้น สามารถสร้างแบบจำลองเสมือนของหุ่นยนต์ได้ และการวางแผนเส้นทางของงานการดำเนินงานสามารถทำได้ผ่านการแสดงภาพเสมือนจริง

การวางแผนเส้นทางสามารถดำเนินการได้ในพื้นที่รอยต่อ Gasparetto ใช้เส้นโค้ง B- ห้าเท่าเป็นฟังก์ชันการประมาณค่าสำหรับวิถีร่วม และใช้ค่าอินทิกรัลของกำลังสองของการเร่งความเร็วที่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเวลาในการเคลื่อนที่เป็นฟังก์ชันวัตถุประสงค์ในการปรับให้เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าการเคลื่อนที่ของข้อต่อแต่ละข้อราบรื่นเพียงพอ Songguo Liu คำนวณการประมาณค่าของวิถีข้อต่อของหุ่นยนต์โดยใช้เส้นโค้ง B ห้าเท่า และค่าจุดสิ้นสุดความเร็วและความเร่งของข้อต่อแต่ละส่วนของหุ่นยนต์สามารถกำหนดค่าได้ตามต้องการตามความต้องการด้านความราบรื่น นอกจากนี้ การวางแผนวิถีในพื้นที่ร่วมสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาเอกภาวะในพื้นที่ปฏิบัติการได้Huo et al. ออกแบบอัลกอริธึมการเพิ่มประสิทธิภาพวิถีการเคลื่อนที่ร่วมเพื่อหลีกเลี่ยงภาวะเอกฐานในช่องว่างรอยต่อโดยใช้ความซ้ำซ้อนในการทำงานของข้อต่อบางจุดของหุ่นยนต์เชื่อมอาร์คอิสระ 6- องศา- ระหว่างงาน และใช้ภาวะเอกฐานและข้อจำกัดข้อต่อของหุ่นยนต์เป็นข้อจำกัดในการปรับการคำนวณให้เหมาะสมโดยใช้วิธี TWA

การวางแผนเส้นทางอวกาศร่วมมีข้อดีดังต่อไปนี้เมื่อเปรียบเทียบกับการวางแผนเส้นทางพื้นที่ปฏิบัติการ:

1 หลีกเลี่ยงปัญหาเอกภาวะของหุ่นยนต์ในพื้นที่ปฏิบัติการ

2 เนื่องจากการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ถูกควบคุมโดยการควบคุมการเคลื่อนที่ของมอเตอร์ข้อต่อ จึงหลีกเลี่ยงการคำนวณจลนศาสตร์ไปข้างหน้าและผกผันจำนวนมากในพื้นที่ข้อต่อ

3 วิถีร่วมแต่ละเส้นในพื้นที่ข้อต่อช่วยอำนวยความสะดวกในการปรับการควบคุมให้เหมาะสมที่สุด

V. การจำแนกประเภทของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

1. จากมุมมองของโครงสร้างทางกล มันถูกแบ่งออกเป็นหุ่นยนต์แบบอนุกรมและแบบขนาน

(1) หุ่นยนต์ซีรีส์มีลักษณะเฉพาะคือการเคลื่อนที่ของแกนหนึ่งจะเปลี่ยนจุดกำเนิดของพิกัดของอีกแกนหนึ่ง ในการแก้ปัญหาตำแหน่ง หุ่นยนต์ซีรีส์จะแก้วิธีแก้ปัญหาเชิงบวกได้ง่าย แต่การแก้ปัญหาย้อนกลับนั้นยากมาก

(2) หุ่นยนต์คู่ขนานใช้กลไกแบบขนาน และการเคลื่อนที่ของแกนหนึ่งไม่เปลี่ยนจุดกำเนิดพิกัดของอีกแกนหนึ่ง หุ่นยนต์คู่ขนานมีข้อดีคือมีความแข็งมาก โครงสร้างที่มั่นคง ความสามารถในการรับน้ำหนักมาก การเคลื่อนที่ระดับไมโคร-มีความแม่นยำสูง และโหลดการเคลื่อนที่ขนาดเล็ก คำตอบเชิงบวกมันยาก คำตอบผกผันนั้นง่ายมาก หุ่นยนต์แบบอนุกรมและแบบขนานแสดงไว้ในรูปภาพ

หุ่นยนต์ตีคู่ หุ่นยนต์คู่ขนาน

2. หุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ตามรูปแบบของพิกัดของผู้ปฏิบัติงาน: (รูปแบบของพิกัดหมายถึงรูปแบบของระบบพิกัดอ้างอิงที่แขนของผู้ปฏิบัติงานเคลื่อนที่)

(1) หุ่นยนต์อุตสาหกรรมประเภทพิกัดคาร์ทีเซียน

ส่วนที่เคลื่อนไหวประกอบด้วยการเคลื่อนที่เชิงเส้นตั้งฉากซึ่งกันและกันสามแบบ (เช่น PPP) และรูปทรงพื้นที่ทำงานเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ระยะการเคลื่อนที่ในแต่ละทิศทางตามแนวแกนสามารถอ่านได้โดยตรงบนแกนพิกัดแต่ละแกน ซึ่งใช้งานง่าย ตั้งโปรแกรมและคำนวณตำแหน่งและทัศนคติได้ง่าย ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งสูง การมีเพศสัมพันธ์-ควบคุมได้อย่างอิสระ โครงสร้างที่เรียบง่าย แต่พื้นที่ที่ร่างกายครอบครองนั้นมีปริมาตรมาก ระยะการทำงานน้อย ความยืดหยุ่นต่ำ และยากต่อการทำงานร่วมกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมอื่นๆ

(2) หุ่นยนต์อุตสาหกรรมชนิดพิกัดทรงกระบอก

รูปแบบของการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นได้จากการหมุนและระบบการเคลื่อนที่แบบเคลื่อนที่ 2 ระบบ กราฟพื้นที่ทำงานสำหรับกระบอกสูบเมื่อเปรียบเทียบกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมพิกัดคาร์ทีเซียน ภายใต้สภาวะเดียวกันของพื้นที่ทำงาน ร่างกายจะมีปริมาตรน้อย แต่ช่วงของการเคลื่อนไหวมีขนาดใหญ่ ความแม่นยำของตำแหน่งเป็นอันดับสองรองจากหุ่นยนต์พิกัดคาร์ทีเซียน ซึ่งยากต่อการประสานงานกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมอื่น ๆ

(3) หุ่นยนต์อุตสาหกรรมประสานงานบอล

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมพิกัด-บอลหรือที่รู้จักในชื่อหุ่นยนต์อุตสาหกรรมพิกัด- การเคลื่อนที่แขนของหุ่นยนต์โดยการหมุนสองครั้งและการเคลื่อนที่เชิงเส้น (เช่น RRP แบบหมุน ระยะพิทช์ และการเคลื่อนที่แบบหดได้) ซึ่งประกอบด้วยทรงกลมในพื้นที่ทำงาน มันสามารถดำเนินการขว้างขึ้นและลงและสามารถจับพื้นหรือสอนการประสานงานของตำแหน่งต่ำของชิ้นงาน ความแม่นยำของตำแหน่งคือ สูง ความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งและความยาวของแขนจะเป็นสัดส่วนกับความยาวของแขน

4)หุ่นยนต์อุตสาหกรรมหลาย-แบบมีข้อต่อ

หรือที่เรียกว่าหุ่นยนต์อุตสาหกรรมพิกัดแบบหมุน แขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมและแขนขาของมนุษย์คล้ายกับข้อต่อสามตัวแรกคือตัวรองแบบหมุน (เช่น RRR) หุ่นยนต์อุตสาหกรรมโดยทั่วไปประกอบด้วยคอลัมน์และแขนขนาดใหญ่และเล็ก คอลัมน์และแขนใหญ่มองเห็นการก่อตัวของข้อต่อไหล่ แขนใหญ่และข้อต่อข้อศอกระหว่างแขนเล็ก เพื่อให้แขนใหญ่ทำการเคลื่อนที่แบบหมุนและการแกว่งระยะ แขนเล็ก ๆ สำหรับการแกว่งสนาม โครงสร้างมีขนาดกะทัดรัดที่สุด มีความยืดหยุ่น มีขนาดเล็กที่สุด สามารถทำงานร่วมกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมอื่นๆ ได้ แต่ความแม่นยำของตำแหน่งสอนต่ำ มีปัญหาเรื่องความสมดุล การควบคุมการมีเพศสัมพันธ์ หุ่นยนต์อุตสาหกรรมนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ

(5) หุ่นยนต์อุตสาหกรรมชนิดข้อต่อเครื่องบิน

ใช้ข้อต่อแบบเคลื่อนที่ได้และข้อต่อแบบหมุน 2 ชิ้น (เช่น PRR) ซึ่งเป็นข้อต่อแบบเคลื่อนที่เพื่อให้เกิดการเคลื่อนไหวขึ้นและลง ในขณะที่ข้อต่อแบบหมุน 2 ชิ้นจะควบคุมการเคลื่อนไหวด้านหน้าและด้านหลัง ซ้ายและขวา หุ่นยนต์อุตสาหกรรมรูปแบบนี้เรียกอีกอย่างว่าหุ่นยนต์ประกอบ (SCARA (Seleive Compliance Assembly Robot Arm) ในทิศทางแนวนอนจะมีความยืดหยุ่น ในขณะที่ในทิศทางแนวตั้งก็สอนให้มีความแข็งแกร่งสูง เป็นโครงสร้างที่เรียบง่าย การกระทำที่ยืดหยุ่น ส่วนใหญ่ใช้ในการดำเนินการประกอบ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประกอบชิ้นส่วนขนาดเล็ก- เช่น ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ การแทรก การประกอบในหลากหลายรูปแบบ การใช้งาน

3. หุ่นยนต์อุตสาหกรรมตามวิธีการป้อนข้อมูลของโปรแกรมเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างประเภทอินพุตการเขียนโปรแกรมและประเภทอินพุตการสอน:

(1) ประเภทอินพุตการเขียนโปรแกรมคือคอมพิวเตอร์ได้รับการตั้งโปรแกรมไว้ในไฟล์โปรแกรมปฏิบัติการ ผ่านทางพอร์ตอนุกรม RS232 หรืออีเธอร์เน็ต และวิธีการสื่อสารอื่น ๆ ไปยังตู้ควบคุมหุ่นยนต์

(2) วิธีการสอนมีสองประเภทสำหรับ Teach-ประเภท: การสอนแบบกล่องการสอนและผู้ปฏิบัติงานโดยตรง-การสอนแบบนำตัวกระตุ้น

กล่องสอนการสอนโดยผู้ปฏิบัติงานด้วยตัวควบคุมแบบแมนนวล (กล่องสอน) ส่งสัญญาณคำสั่งไปยังระบบขับเคลื่อนเพื่อให้แอคชูเอเตอร์ตามลำดับการกระทำที่ต้องการและวิถีของการฝึกครั้งหนึ่ง การใช้กล่องการสอนสำหรับการสอนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมนั้นค่อนข้างธรรมดา หุ่นยนต์อุตสาหกรรมทั่วไปมีฟังก์ชั่นการสอนกล่องการสอน แต่สำหรับวิถีที่ซับซ้อนของสถานการณ์ การสอนกล่องการสอนไม่สามารถบรรลุผลตามที่ต้องการ เช่น สำหรับพื้นผิวที่ซับซ้อนของงานพ่นสีของหุ่นยนต์พ่นสี

กล่องสอนหุ่นยนต์

เมื่อผู้ปฏิบัติงานนำแอคชูเอเตอร์โดยตรง หุ่นยนต์จะถูกสอนให้ทำลำดับการเคลื่อนที่และวิถีที่ต้องการ ในกระบวนการสอนในเวลาเดียวกัน ข้อมูลโปรแกรมงานจะถูกจัดเก็บโดยอัตโนมัติในหน่วยความจำโปรแกรมในหุ่นยนต์ทำงานโดยอัตโนมัติ ระบบควบคุมจากหน่วยความจำโปรแกรมเพื่อตรวจจับข้อมูลที่สอดคล้องกัน คำสั่งจะส่งสัญญาณไปยังกลไกการขับเคลื่อน เพื่อให้แอคชูเอเตอร์ทำซ้ำการสอนของการกระทำที่หลากหลาย

Ⅵ. ดัชนีการประเมินผลการปฏิบัติงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

พารามิเตอร์พื้นฐานและตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของคุณลักษณะหุ่นยนต์ส่วนใหญ่รวมถึงพื้นที่ทำงาน องศาอิสระ น้ำหนักบรรทุก ความแม่นยำในการเคลื่อนที่ คุณลักษณะการเคลื่อนไหว ลักษณะไดนามิก

ตัวบ่งชี้การตัดสินประสิทธิภาพของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

1. พื้นที่ทำงาน (Work space) หมายถึงส่วนเฉพาะของแขนหุ่นยนต์ในสภาวะบางประการสามารถเข้าถึงการรวบรวมตำแหน่งพื้นที่ได้ ลักษณะและขนาดของพื้นที่ทำงานสะท้อนถึงขนาดของความสามารถในการทำงานของหุ่นยนต์ เมื่อทำความเข้าใจพื้นที่ทำงานของหุ่นยนต์ ควรสังเกตประเด็นต่อไปนี้:

(1) โดยปกติพื้นที่ทำงานที่ระบุไว้ในคู่มือของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมหมายถึงช่วงที่ต้นกำเนิดของระบบพิกัดของส่วนต่อประสานทางกลบนข้อมือสามารถเข้าถึงได้ในอวกาศ นั่นคือช่วงที่จุดศูนย์กลางของหน้าแปลนที่ปลายข้อมือสามารถเข้าถึงได้ในอวกาศ แทนที่จะเป็นช่วงที่สามารถเข้าถึงได้โดยจุดสิ้นสุดของเอฟเฟกต์ปลาย- ดังนั้น เมื่อออกแบบและเลือกหุ่นยนต์ สิ่งสำคัญคือต้องใส่ใจกับพื้นที่ทำงานที่หุ่นยนต์สามารถเข้าถึงได้จริงหลังจากติดตั้งเอนด์-เอฟเฟกต์

(2) พื้นที่การทำงานที่ให้ไว้ในคู่มือหุ่นยนต์มักจะน้อยกว่าพื้นที่สูงสุดในแง่จลนศาสตร์ เนื่องจากในพื้นที่ที่สามารถเข้าถึงได้ ตำแหน่งของแขนจะแตกต่างกันในขณะที่น้ำหนักบรรทุก ความเร็วสูงสุดและความเร่งสูงสุดไม่เท่ากัน ในตำแหน่งสูงสุดของเสาแขนมักจะให้ค่าขีดจำกัดน้อยกว่าตำแหน่งอื่นๆ นอกจากนี้ อาจมีการลดระดับความเป็นอิสระที่ขอบเขตของพื้นที่ที่เข้าถึงได้สูงสุดของหุ่นยนต์ ซึ่งเรียกว่ารูปแบบบิตเอกพจน์ และวิวัฒนาการของระดับความอิสระเกิดขึ้นในช่วงพอสมควรรอบรูปแบบบิตเอกพจน์ และส่วนนี้ของพื้นที่ทำงานไม่สามารถใช้งานได้เมื่อหุ่นยนต์กำลังทำงาน

(3) นอกจากขอบของพื้นที่ทำงานแล้ว หุ่นยนต์อุตสาหกรรมในการใช้งานจริงอาจถูกจำกัดด้วยโครงสร้างทางกลของพื้นที่ทำงานด้วย นอกจากนี้ยังมีพื้นที่ภายในพื้นที่ทำงานที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยปลายแขน ซึ่งมักเรียกว่าโพรงหรือโพรง Cavity เป็นพื้นที่ปิดสนิทภายในพื้นที่ทำงานซึ่งปลายแขนไม่สามารถเข้าถึงได้ และมีโพรงอยู่ตามเพลาตลอดความยาวของแขนไม่สามารถเข้าถึงช่องว่างได้

2.องศาการเคลื่อนที่อิสระหมายถึงจำนวนตัวแปรที่จำเป็นสำหรับผู้ควบคุมหุ่นยนต์ในการเคลื่อนที่ในอวกาศ ซึ่งใช้เพื่อระบุระดับความยืดหยุ่นของพารามิเตอร์การกระทำของหุ่นยนต์ โดยทั่วไปเพื่อเคลื่อนที่ไปตามแกนและหมุนรอบแกนของจำนวนการเคลื่อนไหวอิสระที่จะระบุ

วัตถุอิสระมีอิสระในอวกาศ 6 องศา (อิสระ 3 องศาสำหรับการหมุน และ 3 องศาอิสระสำหรับการเคลื่อนที่) หุ่นยนต์อุตสาหกรรมมักจะเป็นระบบเชื่อมต่อแบบเปิดที่มีระดับความอิสระเพียงระดับเดียวต่อจลนศาสตร์ของข้อต่อ ดังนั้น โดยปกติแล้วจำนวนระดับความอิสระของหุ่นยนต์จะเท่ากับจำนวนข้อต่อของมัน ยิ่งหุ่นยนต์มีระดับอิสระมากเท่าไรก็ยิ่งมีพลังมากขึ้นเท่านั้น เมื่อไม่กี่วันก่อน หุ่นยนต์อุตสาหกรรมมักจะมีระดับอิสระ 4-6 องศา องศาอิสระที่ซ้ำซ้อนเกิดขึ้นเมื่อจำนวนข้อต่อ (องศาอิสระ) ของหุ่นยนต์เพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่มันไม่มีประโยชน์สำหรับการวางแนวและตำแหน่งเอฟเฟกต์ส่วนท้ายอีกต่อไป ระดับความเป็นอิสระที่ซ้ำซ้อนจะเพิ่มความยืดหยุ่นในการทำงานของหุ่นยนต์ แต่ยังทำให้การควบคุมซับซ้อนมากขึ้นอีกด้วย

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือการเคลื่อนที่เชิงเส้น (ตัวย่อว่า P) และการเคลื่อนที่แบบหมุน (ตัวย่อว่า R) ในแง่ของการเคลื่อนที่ และการใช้สัญลักษณ์ชวเลข P และ R สามารถบ่งบอกถึงลักษณะของระดับอิสระในการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ ตัวอย่างเช่น RPRR บ่งชี้ว่าหุ่นยนต์ควบคุมมีระดับอิสระสี่ระดับ และข้อต่อเคลื่อนที่ตามลำดับ หมุน-เชิงเส้น-หมุน-หมุนโดยเริ่มจากฐานถึงปลายแขน นอกจากนี้ ระดับความอิสระในการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมยังมีข้อจำกัดด้านระยะการเคลื่อนที่อีกด้วย

3. น้ำหนักบรรทุก

น้ำหนักบรรทุกหมายถึงน้ำหนักของวัตถุที่ผู้ควบคุมหุ่นยนต์อาจบรรทุกที่ปลายแขนหรือแรงหรือช่วงเวลาที่สามารถทนต่อระหว่างการทำงาน และใช้เพื่อระบุความสามารถในการรับน้ำหนักของผู้ปฏิบัติงาน

หุ่นยนต์ในตำแหน่งที่แตกต่างกัน มวลสูงสุดที่อนุญาตจะแตกต่างกัน ดังนั้นมวลที่กำหนดของหุ่นยนต์คือแขนในตำแหน่งใดๆ ในพื้นที่ทำงานของปลายข้อต่อข้อมือสามารถรองรับมวลสูงสุดได้

4. ความแม่นยำในการเคลื่อนไหว

ความแม่นยำของระบบกลไกของหุ่นยนต์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความแม่นยำของตำแหน่ง ความแม่นยำของตำแหน่งซ้ำ ความแม่นยำของวิถี ความแม่นยำของวิถีการเคลื่อนที่ซ้ำ และอื่นๆ

ความแม่นยำของตำแหน่งหมายถึงการเบี่ยงเบนระหว่างตำแหน่งที่ได้รับคำสั่งและศูนย์กลางตำแหน่งจริงเมื่อเข้าใกล้ตำแหน่งที่ได้รับคำสั่งจากทิศทางเดียวกัน ความแม่นยำของตำแหน่งซ้ำหมายถึงระดับความไม่สอดคล้องกันของตำแหน่งจริงหลังจากตอบสนองต่อตำแหน่งคำสั่งเดียวกันจากทิศทางเดียวกันเป็นเวลา n ครั้ง

ความแม่นยำของวิถีโคจรคือระดับของความใกล้ชิดของส่วนต่อประสานทางกลของหุ่นยนต์กับวิถีโคจรที่ได้รับคำสั่งจากทิศทางเดียวกัน n ครั้ง ความสามารถในการทำซ้ำของวิถีหมายถึงระดับของความไม่สอดคล้องกันระหว่างวิถีที่กำหนดและวิถีจริงหลังจากติดตาม n ครั้งในทิศทางเดียวกัน

5. ลักษณะการเคลื่อนไหว (Sped)

ความเร็วและความเร่งเป็นตัวบ่งชี้หลักของลักษณะการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ ในคู่มือหุ่นยนต์ มักจะให้ความเร็วคงที่สูงสุดขององศาอิสระในการเคลื่อนที่หลัก แต่ในทางปฏิบัติ เพียงพิจารณาว่าความเร็วคงที่สูงสุดนั้นไม่เพียงพอ ควรคำนึงถึงความเร่งสูงสุดที่อนุญาตด้วย

6. ลักษณะไดนามิกของพารามิเตอร์ไดนามิกของโครงสร้างส่วนใหญ่ประกอบด้วยมวล โมเมนต์ความเฉื่อย ความแข็ง ค่าสัมประสิทธิ์การหน่วง ความถี่ภายใน และโหมดการสั่นสะเทือน

การออกแบบควรลดมวลและความเฉื่อยให้เหลือน้อยที่สุด สำหรับความแข็งของหุ่นยนต์ หากความแข็งต่ำ ความแม่นยำของตำแหน่งของหุ่นยนต์และความถี่ภายในของระบบจะลดลง ซึ่งจะนำไปสู่ความไม่เสถียรแบบไดนามิกของระบบ อย่างไรก็ตาม สำหรับการดำเนินการบางอย่าง (เช่น การประกอบ) จะเป็นประโยชน์ที่จะเพิ่มความยืดหยุ่นอย่างเหมาะสม และโดยหลักการแล้ว ต้องการให้ปรับความแข็งของแถบแขนของหุ่นยนต์ได้ การเพิ่มการหน่วงของระบบจะเป็นประโยชน์ในการลดเวลาการสลายตัวของการสั่น และปรับปรุงความเสถียรแบบไดนามิกของระบบ การเพิ่มความถี่ภายในของระบบเพื่อหลีกเลี่ยงช่วงความถี่ในการทำงานยังเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงความเสถียรของระบบอีกด้วย

Ⅶ. หุ่นยนต์อุตสาหกรรมเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิค

1 ตลาดหุ่นยนต์คิดเป็นร้อยละเก้าสิบของเงินทุนต่างประเทศ

ตลาดหุ่นยนต์กำลังเฟื่องฟู แต่อุตสาหกรรมหุ่นยนต์ของจีนไม่ได้มองในแง่ดี ตามสถิติของตลาด ตลาดหุ่นยนต์อุตสาหกรรมของจีนแผ่นดินใหญ่ถูกผูกขาดโดยผู้ผลิตต่างประเทศ ผู้ผลิตแบรนด์ญี่ปุ่นคิดเป็น 52% ผู้ผลิตในยุโรปคิดเป็น 30% ส่วนที่เหลือประมาณ 10% ของผู้ผลิตในจีนแผ่นดินใหญ่

เนื่องจากเกณฑ์การเข้าสู่อุตสาหกรรมหุ่นยนต์ค่อนข้างสูง ดังนั้นการจัดอันดับตลาดหุ่นยนต์ทั่วโลกของผู้จำหน่ายสี่อันดับแรกคือ Japan Fanuc, Yaskawa Electric, ABB และ KUKA ซึ่งคิดเป็น 50% ของส่วนแบ่งตลาดทั้งหมด

ในทางกลับกัน ในอีก 30 ปีข้างหน้า ตลาดหุ่นยนต์อุตสาหกรรมของจีนแผ่นดินใหญ่จะรักษาอัตราการเติบโตอย่างรวดเร็วไว้ได้อย่างน้อย 30% ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตหุ่นยนต์แบรนด์ระดับโลกจึงได้ขยายขอบเขตการขายธุรกิจหุ่นยนต์ในตลาดจีนแผ่นดินใหญ่อย่างแข็งขัน รวมถึง FANUC, YASKAWA Electric, ABB และ KUKA เป็นต้น ต่างกระตือรือร้นในการตั้งโรงงานในจีนแผ่นดินใหญ่

ในปัจจุบัน หุ่นยนต์อุตสาหกรรมของจีนแผ่นดินใหญ่ แม้ว่าการพัฒนาอุตสาหกรรมจะมีความก้าวหน้าเบื้องต้นบ้าง แต่เนื่องจากความแม่นยำ ความเร็ว และด้านอื่น ๆ ของผู้ผลิตต่างประเทศมากกว่าผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกัน ส่งผลให้อุตสาหกรรมของผลิตภัณฑ์เหล่านี้อยู่ในระดับต่ำของการใช้งาน ส่วนแบ่งการตลาดมีขนาดเล็กมาก ผลิตภัณฑ์บางอย่างในระดับเทคโนโลยีของต่างประเทศนั้นเทียบเท่ากับระดับกลางทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ผ่านมาเท่านั้น

Li Xiaojia ผู้อำนวยการศูนย์สถิติข้อมูลของ China Robot Industry Alliance Data Statistics กล่าวว่าในปี 2013 จีนซื้อและประกอบหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเกือบ 37,000 ตัว ซึ่งในจำนวนนี้-หุ่นยนต์ที่ได้รับทุนสนับสนุนจากต่างประเทศโดยทั่วไปจะเป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมระดับไฮเอนด์- 6 แกนขึ้นไป ซึ่งเกือบจะผูกขาดอุตสาหกรรมการผลิตยานยนต์ การเชื่อม และ-อุตสาหกรรมระดับไฮเอนด์อื่นๆ ภาคส่วนต่างๆ คิดเป็น 96% การใช้งานหลักของหุ่นยนต์ในประเทศยังคงเน้นการจัดการและขนถ่ายหุ่นยนต์เป็นหลัก ในพื้นที่ระดับล่างของอุตสาหกรรม

เป็นที่น่าสังเกตว่าการพัฒนาอุตสาหกรรมหุ่นยนต์ของจีนในปัจจุบันกับต่างประเทศ ช่องว่างระหว่างความเสี่ยงที่จะกว้างขึ้นอีก ปัจจุบัน อุตสาหกรรมหุ่นยนต์ของจีนโดยทั่วไปยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ขาดการรับรู้แบรนด์ของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม บริษัทหุ่นยนต์ที่ใหญ่ที่สุดผลิตหุ่นยนต์ประจำปีเพียงไม่กี่พันหน่วย เนื่องจากบริษัทหุ่นยนต์จากต่างประเทศมีจีนเป็นฐานการผลิต การพัฒนาแบรนด์หุ่นยนต์อุตสาหกรรมอิสระจึงจะถูกบีบอัดเพิ่มเติม

ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากองค์ประกอบหลักที่สำคัญขึ้นอยู่กับองค์ประกอบอื่น ความเสี่ยงของการเจาะรูทางอุตสาหกรรมจึงขยายตัว ส่วนประกอบหลักสามประการของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (มอเตอร์และเซิร์ฟเวอร์ กระปุกเกียร์ ระบบควบคุม) ส่วนใหญ่มาจากต่างประเทศ และผู้ผลิตในจีนแผ่นดินใหญ่ค่อนข้างขาดความสามารถในการแข่งขันด้านการวิจัยและพัฒนาและการผลิต และพึ่งพาการนำเข้ามาเป็นเวลานาน เนื่องจากต้นน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรมไม่ได้รับการสนับสนุนจากผู้ผลิตส่วนประกอบหลัก จึงอาจมีข้อจำกัดในระยะยาว-

2 หุ่นยนต์อุตสาหกรรมเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิค

เราจำเป็นต้องมองเห็นความท้าทายอันยิ่งใหญ่ที่เผชิญกับการพัฒนาของอุตสาหกรรมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมของจีนอย่างมีสติ

ประการแรก การออกแบบสถาปัตยกรรมระดับบนสุด-ของหุ่นยนต์และเทคโนโลยีพื้นฐานของหุ่นยนต์ได้รับการควบคุมโดยประเทศที่พัฒนาแล้ว ในโครงสร้างต้นทุนหุ่นยนต์ที่มีสัดส่วนที่มากกว่าคือตัวลด เซอร์โวมอเตอร์ ตัวควบคุม ระบบ CNC ต้องพึ่งพาการนำเข้าเป็นอย่างมาก หุ่นยนต์ในประเทศไม่ได้มีความได้เปรียบด้านต้นทุนมากนัก

ประการที่สอง มีความเสี่ยงที่จะเกิดการล็อกระดับล่าง- ในด้านหนึ่ง ประเทศที่พัฒนาแล้วจะไม่สามารถไปยังประเทศจีนได้อย่างง่ายดายเพื่อถ่ายโอนหรืออนุญาตเทคโนโลยีหุ่นยนต์หลัก สิทธิบัตร บริษัทด้านหุ่นยนต์ของจีน ผ่านการมีส่วนร่วมในการพัฒนามาตรฐานสากล ความร่วมมือทางเทคโนโลยี และการวิจัยและพัฒนา เพื่อเข้าสู่อุปสรรคของตลาดระดับกลางและระดับสูง- ในทางกลับกัน การลงทุนโดยไม่ตั้งใจของรัฐบาลท้องถิ่นในอุตสาหกรรมนี้อาจก่อให้เกิดกำลังการผลิตส่วนเกิน ส่งผลให้เกิดความซ้ำซ้อนในการก่อสร้างและการแข่งขันด้านราคาที่ต่ำ-

ขอย้ำอีกครั้งว่า ขาดการเชื่อมโยงที่มีประสิทธิภาพระหว่างการวิจัยและพัฒนาหุ่นยนต์ การผลิต และการใช้งาน การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับหุ่นยนต์-ของมหาวิทยาลัยและสถาบันชั้นนำไม่มีความสามารถในการพัฒนาตลาด และองค์กรในการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาขั้นพื้นฐานยังคงต่ำมาก การผสมผสานระหว่างอุตสาหกรรม สถาบันการศึกษา และการวิจัยในประเทศ และการมีอยู่ของอุปสรรคทางสถาบันจำนวนหนึ่ง ส่งผลให้การวิจัยและพัฒนาและการเชื่อมโยงการผลิตขาดการเชื่อมต่อ

ผู้เชี่ยวชาญแนะนำว่าด้วยการผูกขาดตลาดภายในประเทศจากต่างประเทศตามสภาพที่เป็นอยู่ ประการแรก เราต้องเสริมสร้างการติดตามการวิจัยด้านวิทยาการหุ่นยนต์ระหว่างประเทศ การพัฒนาและการแนะนำการพัฒนาจริงของ "แผนงานด้านวิทยาการหุ่นยนต์" ของจีน ขั้นตอนที่ชัดเจนสำหรับการพัฒนาทางเทคโนโลยี การมุ่งเน้นไปที่ความก้าวหน้า และการพัฒนาแผนงานด้านวิทยาการหุ่นยนต์ การพัฒนาแผนงานด้านวิทยาการหุ่นยนต์ ขั้นตอนการพัฒนาเทคโนโลยี ความก้าวหน้าที่สำคัญในเทคโนโลยีหลัก กระบวนการ และส่วนประกอบที่สำคัญ รวมถึงเส้นทางการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างชัดเจน

ประการที่สอง เราจำเป็นต้องสร้างรูปแบบการพัฒนาหุ่นยนต์ให้สอดคล้องกับการพัฒนาที่แท้จริงของจีน เสริมสร้างการประยุกต์ใช้แบบบูรณาการของกลุ่มอุตสาหกรรม เสริมสร้างการผสมผสานระหว่างอุตสาหกรรม นักวิชาการ การวิจัย และการใช้การวิจัยโดยรวม โดยมุ่งเน้นไปที่ความก้าวหน้าในส่วนประกอบหลักที่สำคัญ โดยเร็วที่สุดเพื่อสร้างตัวหุ่นยนต์ ส่วนประกอบสำคัญ ผู้วางระบบ และห่วงโซ่อุตสาหกรรมหุ่นยนต์อื่น ๆ เพื่อส่งเสริมทั้งหมด

นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องเร่งสร้างองค์กรและแบรนด์หุ่นยนต์อุตสาหกรรมชั้นนำอีกด้วย จีนควรปลูกฝังและพัฒนาแบรนด์หุ่นยนต์อุตสาหกรรมของตนเอง ซึ่งเป็นภารกิจสำคัญในการสร้างเศรษฐกิจจีนรุ่นอัพเกรด การแนะนำไดเรกทอรีอุตสาหกรรมหุ่นยนต์อุตสาหกรรม การส่งเสริมการทำงานร่วมกันเพื่อดำเนินการแปลหุ่นยนต์อุตสาหกรรม