CIMT2021部分工业机器人展品评述
2021-7-12 来源：- 作者：-
要提高制造业的自动化水平，助力全行业向智能化迈进，工业机器人的配套必不可少。本文主要就CIMT2021部分工业机器人展品进行评述，并概括介绍工业机器人与机床配套应用技术的发展趋势。
一、部分展商及展品
1. 广州数控设备有限公司
广州数控重点演示了工业机器人与视觉系统配合进行相关作业。
（1）3D视觉搬运演示单元
该单元由GSK的RB50工业机器人配合3D视觉系统等构成，能完成对各种无序摆放工件的抓取，可灵活应用于各领域的上下料作业。
RB50是广数自主研发的中负载工业机器人，电机、驱动、系统、减速器等四大核心零部件全国产化。采用电机后置的结构方式，通过传动轴、齿轮系等驱动末端运动，小臂、腕部等前部机构紧凑轻巧，使整机速度较高。同时，整机线缆全部内置，防护性能好，更利于在有粉末、飞溅的恶劣环境下作业。
该机器人额定负载50kg，臂展1950mm，重复定位精度±0.05mm，广泛应用于打磨、抛光、机床上下料、冲压、搬运等。
RB50工业机器人配合3D视觉系统
（2）RB165搬运演示单元
该单元使用一台GSK的RB165A1工业机器人，配合视觉装置及夹具完成对工件精准抓取、摆放，可灵活应用于各行业领域的上下料、码垛及输送作业。机器人和视觉定位准确，是进行稳定、高效生产的重要保证。
RB165A1机器人使用平衡缸设计，减小电机和减速器的负荷输出要求，增大机器人的有效负载。采用电机后置的结构形式，减轻机器人末端重量，提高有效负载。各主要部件经过有限元优化分析以及动力学分析，进行轻量化设计，在保证机器人本体刚度的同时减轻本体重量。采用广数专门研发的大功率高速电机和驱动，自主研发的控制系统，机器人运动速度快、精度高。机器人可靠性好，曾在广汽集团的汽车生产线上和海尔集团的自动化生产线上应用，因其使用效果良好得到客户认可。
RB165A1机器人经系列化设计延伸出RB130和RB210两款机型产品，以满足不同客户的应用需求。额定负载165kg，臂展2463mm，重复定位精度±0.1mm，应用于搬运、点焊、打磨、雕刻等领域。
RB165A1工业机器人
2. 埃斯顿自动化
埃斯顿展出了多款机器人本体及控制系统。
（1） 新一代折弯专用机器人ER80B-2565-BD
埃斯顿在应用成熟且市场占有率较高的钣金折弯领域，推出新一代折弯机器人ER80B-2565-BD，主要在机器人控制系统进行性能优化和提升，采用新一代控制器及振动抑制算法，大幅度提升机器人精度和速度。拥有丰富的折弯工艺软件包。基于人机工程学的机器人设计，使ER80B-2565-BD动作更柔顺，全新白色涂装工艺，兼顾工业实用与美学的统一。
（2）新一代冲压专用机器人ER15-1520-PR
这是埃斯顿最新发布的冲压机器人，应用于冲压上下料工序。新款机器人采用高性能动力学模型，全新的速度规划和振动抑制算法，大幅度提高速度和稳定性；优化手腕结构设计，J1轴采用中空设计，充分考虑冲压工作环境中动作范围大，频率快的特性。同时ER15-1520-PR配备成熟的冲压工艺软件包，简单易用的操作界面，灵活的工艺配置。具备安全监测机制，保证交互和配置的正确性。
（3）埃斯顿全资子公司CLOOS七轴高柔性焊接机器人
七轴机器人QIROX为六轴关节型机器人QRC-410-E的延伸机型，可选配的第七轴既可以直接安装在机器人底座上，也可以安装在机器人变位机上，扩大了机器人的工作范围，使焊枪处于最有利的施焊位置。
（4）埃斯顿新升级ER6-1450-H焊接机器人
该焊接机器人采用新一代机器人控制器及振动抑制算法，在速度、精度、轨迹规划方面均有大幅度提升。运行速度相比上一代产品提升30%。
3 . FANUC（发那科）机器人
（1）CNC-QSSR
快速简便启动自动化Quick & Simple Start-up of Robotization (QSSR) 功能，可实现机器人与数控机床的快速连接与设定，减少系统集成时的连接与调试时间。它基于发那科机器人接口功能，内置了机器人与加工中心的信号交互系统和人机交互界面，并为客户提供了一系列标准化模块，客户仅需提供夹具、机器人手抓和加工程序，就能进行自动化生产。机器人与机床的连接迅速简单，机器人的编程操作更容易，甚至可以通过数字仿真技术自动生成机器人运动轨迹和程序，无需人工参与编程即可控制机器人进行自动化作业，并在工作过程中自动避开干扰物。
QSSR连接：简单连接和设定
只需要一根网线即可简单地实现机床和机器人的连接；通过CNC和机器人屏幕上的引导功能进行通信设置。
使用G-code功能简便地创建机器人程序，便于机床操作者操作机器人；用机床操作者熟悉的系统G代码程序控制机器人上下料；利用机床的手脉进行定位，可以在CNC中指定特定通过点，一键生成机器人程序。
QSSR自动路径：自动生成机器人程序
只需要指定起点和终点，即可自动生成可避免机床碰撞的轨迹；生成的程序由CNC的M代码调用。
（2）发动机螺栓拧紧及视觉检测
FANUC推出新款协作机器人的发动机螺栓拧紧及视觉检测系统展示单元，配合智能视觉，机器人能自动进行螺栓拧紧，不需要人工编程。因为协作机器人具备力矩反馈功能，因此不需要增加力矩传感器也可以自动进行拧紧姿态调整。其新型控制器，体积小，重量轻，单人可搬运。
（3）压铸单元全自动化系统
压铸单元全自动化系统使用了4台机器人进行自动化作业，包括1台M-20iB 25、1台M-710iC 70、2台M-20iD 25机器人。工序顺序是：先用M-20iB25机器人给压铸机上料，压铸后用M-710iC 70机器人取出工件，先后进行压铸机去渣包及风冷工序，然后把工件放进压铸件伺服切边装置切除料柄，再由一台M-20iD 25机器人取出工件进行去毛刺工序。去除加工面飞边后，由另一台M-20iD 25机器人抓取工件进行毛坯面去毛刺，最后上料至机床进行加工。从压铸上料、去渣包、风冷、切除料柄、加工面去毛刺、毛坯面去毛刺，到加工机床上、下料，整个作业流程实现完全自动化。
其中压铸机器人M-20iB 25采用内走线的本体结构，电机、电缆不外露，防护等级可达IP67，适用于多种较恶劣环境。该机臂展长，负载能力大，本体重量轻。M-710iC 70是FANUC老款经典通用机器人，常用于搬运、码垛、焊接、装配等，与50kg机器人M-710iC 50是同一系列产品，属于衍生款。M-20iD 25是FANUC新款主打机器人，456轴采用齿轮传动，结构紧凑，重量轻，成本低，而且小臂和手腕具备φ57mm的中空直径，可防止线缆卡住和磨损，减少线缆与设备的缠绕，本体可以实现与焊接机器人通用，但是齿轮的加工和装配要求较高。经过全新升级后，外观简洁、大方、美观，采用细长弯曲大臂设计，可以减少干扰，节省空间，适合在拥挤的生产环境中使用。
FANUC机器人系统具备软浮动功能，在机器人抓取工件进行去渣包和去毛刺的时候可以保持恒力工作。
加工面去毛刺机器人末端有一旋转气缸，通过旋转气缸变换工具可以实现去毛刺和零件抓取两种动作。机器人末端同时集成了二维视觉传感器和六维力传感器，通过视觉识别，机器人可以自动生成去毛刺工作轨迹，通过力传感器的力反馈，实现浮动去毛刺，让机器人自动进行姿态调整，保证在去毛刺过程中，切削力大小稳定，倒角一致。
毛坯面去毛刺机器人，夹持工件利用浮动铣刀和浮动锉刀进行毛刺去除。
通过Smart LINK SCADA数据采集及监控系统，可以采集生产单元的机器人信息、机床信息、压铸岛生产信息、压铸机工艺信息等，进行远程监测和调控。
（4）机床与机械手集成方案
FANUC也推出了机床与机械手的集成方案，将机床上下料机械手的控制功能模块内嵌于CNC中，可用CNC对机械手进行编程控制，调整机械手的动作，轻松实现工件上下料的自动化，并提高易用性。目前推出的方案，只能对只有一两个轴的简单机械手进行点到点动作控制，用于工件的搬运工作，不能进行轨迹的控制。
4. SIEMENS（西门子）
西门子此次参展的主题是“数字化企业——让机床制造业更进一步”，数字化设计及生产是其主要展示内容。
西门子系统机器人与机床集成解决方案有四种：
（1）机床与机器人各自有独立的控制系统，机器人编程由机器人系统完成，机床系统内部集成了便于与机器人通讯的PLC I/O通讯接口，能快速便捷地实现机器人和机床的连接。一般适用于机床工件上下料应用，支持所有品牌的机器人。828D、840Dsl系统均可满足应用。
（2）机器人不带自身的控制系统，机床系统的SINUMERIKOperate直接完成机器人的操作编程，通过一个中间的PLC向机器人发送指令，控制机器人动作。能实现一些简单的动作，一般适用于机床工件上下料应用，支持KUKA的机器人。828D、840Dsl系统都可满足应用。
（3）机器人不带自身的控制系统，通过数字双胞胎技术，在电脑上用CAM为机床和机器人编程，然后发送至机床控制系统，再通过中间处理器向机器人发送指令，控制机器人动作。通过运动控制层连接，能实现连续轨迹和复杂的动作控制，精度较高，适用于机床上下料和工件加工。支持KUKA、史陶比尔的机器人。只有840Dsl系统可以满足使用。
（4）无需机器人控制器和中间处理器，编程后直接由机床系统控制机器人动作，将机器人控制系统和机床控制系统完全合成一体，实现机器人运动链全集成，能实现连续轨迹和复杂的动作控制，精度较高，适用于机床上下料和工件加工。支持COMAU、MABI的机器人。只有840Dsl系统可以满足使用。
二、发展趋势
机床与机器人高度集成是本次展会的一大亮点和重点。从展会展品不难看出，当前制造技术发展的趋势是：提高自动化水平、广泛应用数字化技术、采用网络化管理、向智能化迈进。如何将机器人和机床高度集成，降低机器人编程难度，或自动生成机器人程序，控制机器人自动工作等，是实现自动化、智能化生产的新趋势。在CIMT2021展会中，FANUC、三菱电机、SIEMENS、DMG MORI都展出了机床与机器人高度集成的系统和方案。
提高机器人控制系统和机床系统的通讯性，甚至将机器人系统和机床系统集成在一起，可以节约成本，同时增强机器人和机床的沟通与协作能力，使集成方案更加稳定可靠，这也是国内相关企业努力的方向之一。
加强工艺软件包的开发势在必行。现在客户的需求不仅仅是一个好用的机器人，而是一套实用的解决方案，这往往涉及到相关领域的工艺问题，需要开发如冲压软件包、焊接软件包、折弯软件包等工艺软件包，配合机床高效生产。
为了提高生产线的自动化、智能化程度，提高生产线的可靠性、稳定性，协调好机器人与周边设备的动作，实现定制化生产等，生产管理系统和数字双胞胎技术，将是今后必然的发展趋势。
作者：余天荣（广州数控设备有限公司）
来源：协会工业机器人分会责编：黄韶娟 设计推送：叶涵总审：王黎明
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