国产直角坐标机型器人的机遇和挑战
现阶段,直角坐标机器人最热门的应用空间在于3C电子市场,直角坐标型机器人在3C行业的销量占据整体销量的半壁江山。除3C行业之外的应用领域,如食品、医药、注塑、机械等领域对直角坐标型机器人的需求亦逐年攀升。
国内直角坐标型机器人企业正快速崛起,但受制于成本高、规模小、技术含量不足等因素,与已经有三十余年积淀的外资品牌仍存在差距。中国大部分直角坐标型机器人的速度、精度、稳定性都不及外资品牌,并且其控制系统都需要从国外进口。据有关统计数据显示,2014年中国市场上,直角坐标型机器人国产占比42.22%,其余的57.78%全部为外资品牌占据。
在生产加工过程中,由于加工的精度、型材的刚性,以及关键零部件的采购单价等一些硬伤,所以与多关节机器人在实现国产化时所遭遇的尴尬相同,直角坐标型机器人的部分关键零部件也需要依赖进口。由此可见,在赶超外资的道路上,国产的直角坐标型机器人的道路依然困难重重。
所幸的是,国产直角坐标机器人企业都已经看到问题,纷纷从多个方面加强自主开发的能力,并立志于打造属于自己的品牌产品,倚重于价格大战的风气逐渐被远离。如深圳银光开始寻求与国产优秀控制器厂商合作;深圳威洛博不搞直销,而是打造国产品牌形象;东莞凯宝也与外资企业合作等。
未来直角坐标可朝向模块化发展
随着直角坐标机器人的不断发展,未来延伸到模块化机器人。
模块化工业机器人由若干功能单元(模块)组成,这些模块之间具有友好的机构连接接口和电气连接接口,可以快速地实现结构样式的变更,功能的转换、重构及扩展。
模块化工业机器人主要包含三个阶段。第一阶段是直角坐标机器人,是模块化的初级阶段,主要由X,Y,Z三轴直交组合而成。直角坐标机器人的优点在于:可由单轴模组快速组合和重构;算法简单,通常通过直线差补和圆弧插补即可实现空间曲线和轨迹;精度高,成本低,可直接嫁接到自动化设备和生产线中。不过,直角坐标机器人的缺点在于本体结构缺乏柔性,空间利用率低;工作死角区域大,狭小空间无法进入,容易与周围物体发生干涉和碰撞;行程变更难度大。不可逆转。
第二阶段是可扩展串联机器人,一般由三到六个关节模块组成,臂长可以调节或更换。其优点包括可根据现场需要选择轴数和调节臂长;空间利用率高,可深入狭小空间;本体轻型化后,比传统机器人更为轻便。缺点在于仅适用比较轻型的场合,对3C行业是优点;刚性较直角坐标要差。控制趋于复杂;精度控制难度加大。
第三阶段是仿生机器人,仿生设计,无限关节与自由度。外形类似蜈蚣和象鼻。其特点主要有自由度更大,更为灵活;可以绕过障碍物,进行精细作业;未来非常有价值的应用。