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影响并联机器人速度的因素及案例分析

阿童木机器人 2019-12-12 15:24

并联机器人由于其高度、轻载的特点广泛应用于各种工业生产场景,在生产环节中可完成快速拾取和放置。为了满足前端设备产能需要,速度一直是客户衡量并联机器人的主要参数之一,同时也是客户担心和困惑的参数。结合应用案例对并联机器人的速度问题做出以下简要分析。



国际上对机器人速度的通用评判标准是跑门字形(25/305/25),阿童木金刚系列D3P-1100型号机器人按标准节拍的速度可以达到250次/min,这个速度是衡量并联机器人本体的重要参数。但在项目应用过程中,机器人的速度还需要考虑生产工艺、现场布局、放置精度、物料状态等因素,所以机器人的应用速度会比标准节拍的速度慢很多。本文从项目应用角度出发,从末端负载大小、现场布局、项目工艺、稳定性几方面分析。



末端负载大小




机器人的末端负载包括末端夹具、物料两部分。末端负载越大,机器人的速度越慢。以颗粒带项目为例,物料的重量为10g-80g,常用的抓取方式为双抓和三抓,负载的重量主要是末端夹具,因此在末端夹具设计过程中,轻量化设计就尤为重要(已有推文介绍)。但在一些项目上,需要增加额外的伸缩或者翻转动作,动作越多,末端重量越大,耗时增加,机器人节拍降低。以颗粒带项目为例,使用轻量化多抓夹具,单台D3P-1100型号机器人最多可满足前端130袋/min的产量,但如果增加额外的伸缩或者翻转动作,机器人的产能会下降15%左右。


轻量化设计的多抓夹具


 使用轻质材料的多抓吸盘



现场布局




并联机器人工作站会涉及到与生产线前后端的对接,尤其是在一些自动化改造项目中,现场布局需要依据现有设备尺寸进行调整,如高度、工作空间等。D3P-1100型号机器人的工作空间为横向直径1100mm,纵向320mm,在该工作空间内,机器人的行程越小,速度越快。以颗粒袋项目为例,相同工作情况下,行程300mm与行程600mm的速度会相差20%。以某抓瓶入槽项目为例,机器人行程600-700mm,机器人的节拍为55次/min。



项目工艺




机器人的抓取分为四种,分别是随动抓取定点放置、随动抓取随动放置、定点抓取随动放置、定点抓取定点放置。在其他工况相同条件下,定点抓取定点放置的速度为最快,随动抓取随动放置的速度为最慢。


机器人的来料状态各不相同,放置物料需要满足客户的要求。在颗粒袋项目中,由于生产线前端包装机以及理料情况的不同,一些物料在机器人抓取时是散乱的,甚至是叠料的,与整齐来料的项目应用相比,机器人的抓取速度会下降20%。另外抓放一些易碎物料的应用场景中,为了保证物料的完整,降低产品生产过程中的损耗率,机器人需要轻拿轻放,同样会降低机器人的速度。


 黄酒装箱项目(节拍75袋/min)


 米醋装箱项目(节拍50袋/min)



稳定性




在应用并联机器人的项目中,速度是一个重要的参数,但是在追求速度的同时也要保证系统的稳定。以某袋装液体摆盘项目为例,物料有300g和500g两种规格,以相同的速度运行,300g的物料可以正常生产,但500g的物料会出现甩料的情况,即并联机器人的速度与物料性质、状态有一定的关系。


综述,速度是并联机器人应用的一项综合指标,也是在场景实际应用中整体参数的一部分,为得出最优的项目解决方案,还需将项目的稳定性、可靠性等参数与速度综合比较。



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