機械社區(qū)
標題: 關(guān)于機械臂開發(fā)的一些思考 [打印本頁]
作者: xsjwell 時間: 2018-10-28 16:15
標題: 關(guān)于機械臂開發(fā)的一些思考
關(guān)于機械臂開發(fā)的一些思考
本人非機電專業(yè),，一直對這個領(lǐng)域有著很大興趣,，參考閱讀了不少相關(guān)專業(yè),、媒體上的資料,，有些個人想法和大家分享下,，一是為了和專業(yè)人士多交流學(xué)習(xí),，引出更多真知灼見，二是希望創(chuàng)客和相關(guān)從業(yè)者從行業(yè)發(fā)展,、營銷,、制造提供一些啟示。很老套,，但還得簡單說下機械臂行業(yè)涉及的一些關(guān)鍵技術(shù),、應(yīng)用情況等，可能掛一漏萬,，專家嘴下留情,。
一、機械臂構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)
在這個AI,、DT,、云計算各種黑牛花牛黃牛滿天飛的大環(huán)境中,，人們似乎忘了還有核心技術(shù)這碼事,，記憶中老工業(yè)企業(yè)中那種技藝的傳承形式，對技術(shù)的執(zhí)著與尊重在互聯(lián)網(wǎng)金融,、股票,、上市這些因素前變得不值一提，也打破了人們傳統(tǒng)的價值觀和心中的一些堅持,，雖然與關(guān)鍵技術(shù)有些關(guān)系,，但確實跑題了！下面正題,，堅持傳統(tǒng),，抄來的,！
1、機械臂主要構(gòu)成
（1）機械部分
（2）傳感部分
（3）控制部分
這三大部分又分成六個子系統(tǒng),。分別為：
（1）機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（機身,、手臂、末端操作器三大件）
（2）驅(qū)動系統(tǒng)（關(guān)節(jié)運動傳動）
（3）感受系統(tǒng)（獲取內(nèi),、外部環(huán)境狀態(tài)）
（4）交互系統(tǒng)（與外部設(shè)備互聯(lián)協(xié)調(diào),，操作系統(tǒng)=大腦）
（5）人機交互系統(tǒng)（人與機械臂聯(lián)系、控制）
（6）控制系統(tǒng)（根據(jù)作業(yè)指令,、程序以及從傳感器反饋回來的信號,，支配機器人的執(zhí)行機構(gòu)去完成規(guī)定的運動和功能）
2、關(guān)鍵技術(shù)
（1）傳感系統(tǒng)
（2）運動控制系統(tǒng)
（3）交互系統(tǒng)（ROS）
（4）機電系統(tǒng)
涉及專業(yè)：機械,、電氣,、自動化、電子,、材料,、計算機…等專業(yè)
涉及學(xué)科：力學(xué)、制圖,、電工與電子技術(shù),、計算機應(yīng)用、材料,、傳感器與測控技術(shù),、通信與計算機網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、信息處理,、CPS原理與應(yīng)用,、數(shù)據(jù)庫…
二,、五大常見應(yīng)用領(lǐng)域
1,、機械加工（2%）
2、噴涂應(yīng)用（4%）
3,、裝配應(yīng)用（10%）
4,、焊接應(yīng)用（29%）
5、搬運應(yīng)用（38%）
6,、細分市場與中小企業(yè)（,？%）
為諸位創(chuàng)客切入哪個市場提供個數(shù)字參考
三、現(xiàn)狀與技術(shù)障礙
下面對于創(chuàng)客或創(chuàng)業(yè)團隊面臨的市場情況和存在技術(shù)障礙做下簡要分析,。
1,、機械部分
機械臂不是航空航天那種極端環(huán)境，我理解應(yīng)該對材料方面要求不高,，但不是沒有,。在這方面我們的問題應(yīng)該是沒有理論體系支撐的情況下摸著石頭過河,，模仿為主，具備專業(yè)材料實驗,、設(shè)計的廠家應(yīng)該不會有幾家,，畢竟沒有ABB、安川,、發(fā)那科,、KUKA幾家的底蘊和實力。這段沒有數(shù)字支撐,，可是國內(nèi)機器人銷量在那擺著,，基礎(chǔ)條件如何可以腦補。機械臂上電機的絕大部分驅(qū)動力都用在了克服自身重力做功,，機械結(jié)構(gòu),、材料的優(yōu)化設(shè)計，在保證剛度的情況下通過優(yōu)化設(shè)計降低機械本體的質(zhì)量,，即可以提高性能又可以降低功耗,，對機電等設(shè)備發(fā)熱、壽命均有好處,。
關(guān)于諧波減速、RV減速,，這個是關(guān)鍵技術(shù)了,，基本是HD等日德鬼子的天下了。國產(chǎn)綠的,、振康等說是也過關(guān)了,，可是精度、發(fā)熱,、壽命,、產(chǎn)品線等關(guān)鍵指標能不能拿出來晾涼呢，都是專家,，不多說這個了,。
關(guān)于其他非關(guān)鍵技術(shù)，線纜,、拖鏈等輔助材料目前也是堪憂,。與國外T E、IGUS等線纜,、拖鏈生產(chǎn)廠家動不動幾千萬次的耐彎,、摩擦壽命對比，國內(nèi)產(chǎn)品倒是敢寫,，不知道人家是不是敢用,。電纜走線與可靠性,，外觀設(shè)計，示教器/控制柜防護與散熱等因素,，也都是需要投入人力物力去研究的點,。
裝配主要是工藝問題，但是絕大多數(shù)的廠商還是以傳統(tǒng)制造業(yè)的思路來做機器人,，整個生產(chǎn)流程管理體制陳舊,，缺乏“工匠”精神，最后導(dǎo)致無法保證較高的產(chǎn)品一致性,，距離發(fā)那科用機器人造機器人更是還有很大差距,。
2、驅(qū)動部分
這個沒有什么說的了,，大家都懂,，滿大街的安川、三菱,、松下,、歐姆龍、西門子,、施耐德的,，國產(chǎn)數(shù)得上好的也就埃斯頓、臺達,、匯川,、英威騰了。國外的一般都沒問題,，國內(nèi)的具體的應(yīng)用情況怎么樣靠壇子里實戰(zhàn)過的總結(jié)了,。
3、傳感部分
咱們注重的都是能創(chuàng)造利潤的部分,，沒人關(guān)注這些芝麻綠豆小東西,，可是恰恰是這些小東西為一個真正的制造強國奠定了基礎(chǔ)，譬如德國,、日本（咱是制造大國,，離制造強國還遠）。這個也不多說,，英法美德日意奧八國聯(lián)軍是高端貨,，國產(chǎn)的東西和彩電冰箱一樣只能叫過關(guān)（這個不是我總結(jié)的，搞一輩子自動化的同事說的）,，看看前段時間無人導(dǎo)航領(lǐng)域的激光雷達就知道了,，一個SICK賣萬八千塊，國產(chǎn)的是便宜估計沒人敢用。機械臂上的更甚,，因為這部分對安全至關(guān)重要,。
4、交互,、控制系統(tǒng)
這部分也是核心技術(shù)了,，說白了是機械臂大腦和神經(jīng)，學(xué)名ROS機器人操作系統(tǒng),，這個一般都是閉源的,，四大家族各有一套。個人認為國產(chǎn)的也就這部分能比比了,，畢竟這個比開發(fā)金蝶用友財務(wù)軟件難度大些也有限,，在一個就是國外開源平臺不錯的也有許多，這樣就不用做原創(chuàng)開發(fā)了,，難度小了很多,，參考現(xiàn)成的再加深度定制就好了。國產(chǎn)的咱不知是否這個套路,，就說下做的還不錯的平臺吧,，埃斯頓、卡諾普,、固高,、華數(shù)、廣數(shù)等,，進口的好像純做控制單賣的不多發(fā)那科,、VXWORKS？歡迎補充,。人機,、控制系統(tǒng)個人理解以及看國產(chǎn)設(shè)備介紹,，好像廠家已經(jīng)把這個集成到一起了,，可能不完全準確，大神補充吧,。
5,、技術(shù)小結(jié)
本體部分按國內(nèi)材料還是可以的，不該存在太大問題,，就是沒有四大家族的底蘊了,，剩下的還需要設(shè)計經(jīng)驗的積累了；減速器這個技術(shù)含量不低,，主要是材料和工藝達不到要求,，技術(shù)積累也不夠，國產(chǎn)的壽命,、精度短期內(nèi)是追不上了,；電機和伺服這個雖然國外的確實牛,，聽行里人說過一嘴這個方面國產(chǎn)也能在低端找口飯；傳感部分關(guān)乎安全,，這個恐怕國產(chǎn)部件沒什么用武之地了,；交互控制系統(tǒng)個人感覺是創(chuàng)客和小團隊相對好切入的一個點，畢竟這東西只需要腦力,，而且開放資源很多,。
三、總結(jié)分析下
我一直有個疑問,，機械臂看著沒多復(fù)雜,，可是細數(shù)一下存在這么多的技術(shù)壁壘，涉及的專業(yè)這么多,，那些做原創(chuàng)開發(fā)的不知道是如何考慮的,，個人認為還是太難了，看看國內(nèi)的機械臂公司現(xiàn)狀就知道了,，不如從技術(shù)整合或細分市場切入是否更容易些,。
再一個疑問是把上面的涉及的關(guān)鍵技術(shù)晾晾，一些公司或個體提出的自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)究竟在哪里呢,？哪個才算核心技術(shù),？打擊面可能大了點勿怪。
這樣一來數(shù)來數(shù)去咱自己能做的東西好像相當有限,，不敢說讓創(chuàng)客們往哪個方向發(fā)展,，起碼能躲開一些坑把。
附圖一張,，說明為什么國內(nèi)機械臂做不好的原因,。
附小提示一個，供參考
人機協(xié)作機器人最重要的特性就是安全,，國內(nèi)有做外形類似的協(xié)作機器人,，但并沒有提供相應(yīng)的安全功能與認證。由于缺乏相應(yīng)的強制認證制度,，國產(chǎn)機器人一般都不具備本質(zhì)安全的特性,，也很少有通過歐洲、美洲安全認證的產(chǎn)品,。當然這個與國內(nèi)用戶對安全的漠視也有非常大的關(guān)系,。國產(chǎn)機器人想要走出國門，安全認證是必須要跨過的坎兒,。
四,、整理了一些資料，分享下
1、想做控制部分的,，這兩個都提供快速設(shè)計,、初版一條龍服務(wù)
（1）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 眾一電路科技24小時pcb
（2）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 愛板網(wǎng) 電子元器件一站購
（3）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 技術(shù)資料查詢、問答,。維科網(wǎng)OFweek行業(yè)網(wǎng)站涵蓋電子工程,、半導(dǎo)體照明(LED)、顯示,、太陽能光伏,、激光、光通訊,、物聯(lián)網(wǎng),、云計算、智能硬件,、智能家居,、可穿戴設(shè)備、VR,、安防,、鋰電、新能源汽車,、汽車科技,、儀器儀表、傳感器,、3D打印,、工控、機器人,、人工智能,、醫(yī)療科技、節(jié)能環(huán)保,、智能電網(wǎng),、風(fēng)電等高科技領(lǐng)域，每個行業(yè)平臺均獨立運營,，已成為國內(nèi)外各大媒體高科技行業(yè)資訊內(nèi)容的主要提供者,。
2,、開源機器人操作系統(tǒng)ROS相關(guān),，不知能否做到工業(yè)級，供參考
（1）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 快速了解ROS
（2）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 獻給機器人發(fā)燒友：十大開源機器人項目哪個更適合你,？
（3）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 ROS官網(wǎng)
3,、想做機器人本體的，不是廣告
（1）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 機器人6軸本體
（2）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 速加網(wǎng) 為用戶提供研發(fā)快速打樣、小批量試制到批量生產(chǎn)的一站式服務(wù),，互聯(lián)網(wǎng)思維的加工網(wǎng)
4,、再送一個AGV的，提供開源路徑規(guī)劃交通管制平臺,，很強大且開源,。
（1）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 OPENTCS AGV官網(wǎng)
; \) R: O, d' Z2 d8 T+ S3 K# q
（2）新人不能發(fā)鏈接只能XXX代替 OPENTCS 簡介
4 ?2 ]' h9 {8 l6 G! [
如有需要請回復(fù)，另外哪位TX告知新人如何發(fā)URL,？
作者: 喂我袋鹽 時間: 2018-10-28 19:29
ww新w人.b不a可i以d不u.c傻om
作者: 曉昀 時間: 2018-10-28 21:12
機械臂的應(yīng)用領(lǐng)域除了上面說的還有碼垛機器人和裝配機器人,。
作者: xsjwell 時間: 2018-10-28 21:23
. i4 R7 Z" K6 M" R" E裝配里面有的,，碼垛機械臂在一定程度上和搬運是一回事,！
作者: 遠祥 時間: 2018-10-30 07:27
樓主原創(chuàng)的嗎？
作者: ozc1352 時間: 2018-10-30 10:05
學(xué)習(xí)了,，謝謝樓主" C0 w! c5 E% Q6 D& ]' q P
作者: xsj125t 時間: 2018-11-1 08:18
1 j1 ^# z( q9 a# U資料數(shù)據(jù)是引用來的，觀點是自己的,。
6 k6 r2 Q- M6 g x
作者: 湯姆餓死了 時間: 2018-11-1 08:46
一直在思考一個問題,，如果技術(shù)共享之后，現(xiàn)在地球科技是空前強大還是已經(jīng)衰落了,！
作者: 曉默GG 時間: 2018-11-1 10:31
學(xué)習(xí)到了,，感謝樓主。
作者: xsj125t 時間: 2018-11-1 15:20
2 {9 v5 R5 _% B3 ?
驅(qū)動社會發(fā)展的本質(zhì)終歸是利益,，沒有任何要求和前提的技術(shù)共享是不現(xiàn)實的,，連谷歌安卓系統(tǒng)都要收費了。
& d/ b6 K, ^6 C1 J& v
作者: ttaony 時間: 2018-11-1 16:00
樓主的思考,，很值得學(xué)習(xí),。
作者: 蒙泰 時間: 2018-11-2 13:57
雖然存在很多技術(shù)壁壘，但為什么還要做這一塊呢,？也許是因為熱情吧,。
作者: xsjwell 時間: 2018-11-2 21:51
/ s3 ]* B: |8 ?% P5 D2 x2 k
工業(yè)4.0也好、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也好,、智能制造也好,，都離不開最后的執(zhí)行端,，前面再好的大腦（BI\AI、ERP,、MES,、APS、L1）也不行的,。另外一個重要的原因是咱們的智能裝備都沒有什么核心技術(shù),，向手機芯片一樣，而且更糟,，精度,、發(fā)熱控制、壽命,、穩(wěn)定性都有待提高,。最有一個原因就是價格了，因為沒有核心技術(shù),，RV,、諧波減速器咱們要買的價格比四大機器人廠商要貴一倍以上，導(dǎo)致了咱們的機械臂只能在低端市場混口飯,，就是做出了差不多精度的產(chǎn)品也沒有競爭力,。
; o6 ~0 L s1 U
作者: xsjwell 時間: 2018-11-2 21:56
圖忘記了，補上吧
作者: 木七 時間: 2022-11-7 16:14
7 m: j5 \# q, u/ l' S學(xué)習(xí)到了,，感謝樓主,。
作者: 張恒宇 時間: 2022-12-15 11:38
學(xué)習(xí)到了，感謝樓主
作者: wxagzx 時間: 2022-12-21 13:59
學(xué)習(xí)了,！謝謝,！
| 歡迎光臨 機械社區(qū) (http://giwivy.com.cn/) |
Powered by Discuz! X3.4 |