隨著技術的不斷發(fā)展，工業(yè)機器人作為智能裝備的典型代表，將率先承擔起支撐這種制造模式變革的使命。近兩年，面對人工勞動力成本的不斷提升，工業(yè)機器人日益被企業(yè)倚重，中國工業(yè)機器人市場呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。

    智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段，是在數(shù)字化工廠的基礎上，在制造業(yè)一系列科學管理實踐的基礎上，深度融合自動化技術、信息通信技術和智能科學技術，結合數(shù)據(jù)、信息和知識建立核心競爭力的，新一代制造業(yè)企業(yè)及其生態(tài)系統(tǒng)。從傳統(tǒng)制造方式過渡到智能制造、智慧工廠的全新制造平臺,是一種大勢所趨，無法抗拒。隨著技術的不斷發(fā)展，工業(yè)機器人作為智能裝備的典型代表，將率先承擔起支撐這種制造模式變革的使命。

概述

    近兩年，面對人工勞動力成本的不斷提升，工業(yè)機器人日益被企業(yè)倚重，中國工業(yè)機器人市場呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。據(jù)CRIA與IFR聯(lián)合統(tǒng)計，2016年中國工業(yè)機器人市場銷量繼續(xù)增長，全年累計銷售89167臺，同比增長26.8%。增幅分別高于同期歐洲市場15個百分點、美洲市場19個百分點、亞洲市場8個百分點。在全球范圍內(nèi)仍屬于快速增長市場。其中，國產(chǎn)工業(yè)機器人銷售29144臺，外資品牌機器人銷售超過60000臺。在市場占有率上，2016年國產(chǎn)機器人在市場總銷量中的比重為32.7%，比上年提高1個百分點。

    CoolDriveR6一體化伺服驅動器是清能德創(chuàng)電氣技術（北京）有限公司在進行大量工業(yè)機器人市場及客戶的需求調(diào)研后，為該行業(yè)量身打造的一款專用伺服產(chǎn)品。CoolDriveR6集成了多軸一體化設計、功能性安全技術、多種振動抑制算法等創(chuàng)新技術，并內(nèi)置多種前饋功能，設計采用高速工業(yè)以太網(wǎng)絡，大幅提高了系統(tǒng)動態(tài)特性，為客戶提供更節(jié)能，更靈活，更安全的伺服系統(tǒng)。

    CoolDriveR6無論從產(chǎn)品形態(tài)還是集成功能上來說都非常適合用于工業(yè)機器人行業(yè)，完全可以替代國外同類產(chǎn)品，為客戶提供更具性價比的方案。

    案例分享-客戶需求

    本次項目所使用的20kG六關節(jié)工業(yè)機器人是國產(chǎn)最新型號，具有結構緊湊，關節(jié)速度較高，動態(tài)響應快，精度高，過載能力強等特點。

    按客戶要求，需達到：

    （1）實現(xiàn)較高的關節(jié)速度和重復定位精度，同時要求在帶載運行時保持機器人的穩(wěn)定性；

    （2）可通過控制器對伺服驅動器的內(nèi)部功能參數(shù)進行人工在線設定，以便實現(xiàn)精確控制。

設計難點

    工業(yè)機器人是非常典型的多軸控制系統(tǒng)，為使機器人能達到較高的重復定位精度，除了要求控制器有很強的路徑規(guī)劃算法及插補功能以外，伺服驅動器也必須保證在執(zhí)行控制器位置指令時，保持所有關節(jié)嚴格同步。而為了提高機器人的運行速度，就需要伺服系統(tǒng)具有很強的瞬時過載能力和極高的動態(tài)響應特性。

方案設計

    通過對客戶需求的深入分析，系統(tǒng)為客戶設計了“KEBA控制器+CoolDriveR6”伺服驅動器的電控系統(tǒng)解決方案。CoolDriveR6采用ALLINONE設計，在緊湊的機身內(nèi)集成了六個伺服軸，同時還預留了擴展空間，可為機器人提供附加軸。同目前通用伺服方案相比，最多可節(jié)省50%的空間。同時，CoolDriveR6加入了速度、加速度前饋補償，力矩補償?shù)妊a償算法，并開發(fā)了定位抖動消除、慣量前饋等功能，可較好地解決機器人本體在高速運行、快速定位時產(chǎn)生的振動，并且提高機器人的動態(tài)特性。此外，CoolDriveR6還增加了電機弱磁控制技術以實現(xiàn)機器人的輕載高速運行，增加編碼器信號修正技術以提高機器人的穩(wěn)定性和降低運行中的噪音等。

性能測試

    在實際測試過程中，在沒有加入速度、加速度前饋補償，力矩補償?shù)妊a償算法的情況下，機器人在滿載運行時，會發(fā)生明顯振動。在機器人啟動的瞬間，如果沒有提前給定力矩補償，機器人本體由于重力的作用會發(fā)生下沉的動作，也就是俗稱的“點頭”。而在機器人由高速運行狀態(tài)快速停止時，如果沒有“定位抖動消除”功能，機器人本體會由于慣性的突然變化而發(fā)生抖動。

    從圖2、圖3兩幅對比圖中，可明顯看出開啟補償及振動抑制功能后，機器人本體的振動得到了有效抑制。

結束語

    清能德創(chuàng)致力于為國內(nèi)機器人整機廠商提供國產(chǎn)高端伺服系統(tǒng)，在性能和功能上能夠滿足機器人對伺服系統(tǒng)的要求，同時也沒有國外產(chǎn)品高昂的價格，從而實現(xiàn)機器人關鍵零部件的國產(chǎn)化，降低國內(nèi)機器人整機廠商的總體成本，提高國產(chǎn)機器人的競爭力，助力“中國制造2025”！