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深入剖析工业4.0 智能工业机器人为根基

2016-12-02 17:32:54 来源:半导体器件应用网 作者:陈英韬

【大比特导读】大比特资讯于11月25日在上海举办了第三届工业控制与机器人技术创新研讨会。会上两位业界资深学者:上海交通大学付庄教授以及上海大学阮毅教授,分别针对工业4.0、机器人控制、伺服驱动控制系统方面发表了精彩的演讲。

国家近年来一直在推动工业自动化以及机器人的发展,工业4.0以及机器人控制技术方面成为业内关注的热点话题。为了推动国内工业自动化及机器人技术的发展,大比特资讯于11月25日在上海举办了第三届工业控制与机器人技术创新研讨会。会议吸引了来自上海电气、江苏上骐、上海新时达机器人、常州德昌机电科技有限公司、台安科技、上海英集斯自动化、UTC、哈工大机器人集团、浙江西子富沃德电机、丹佛斯(上海)自动控制有限公司、富士电机、横河电机等众多企业的200多位工程师的参与。会上两位业界资深学者:上海交通大学付庄教授以及上海大学阮毅教授,分别针对工业4.0、机器人控制、伺服驱动控制系统方面发表了精彩的演讲。

工业4.0:智能工业机器人尤为重要

深入剖析工业4.0 智能工业机器人为根基
上海交通大学付庄教授

付庄教授表示,“工业4.0”战略旨在通过深度应用信息技术和网络物理系统等技术手段,形成CPS系统(cyber physical system),将制造业向智能化方向转型,是在工业3.0自动化基础上的延伸和深化。

深入剖析工业4.0 智能工业机器人为根基
深入剖析工业4.0 智能工业机器人为根基

机器人(工业)是工业4.0的一个重要组成部分,尤其是智能工业机器人

付庄教授提到,随着人力成本的上升,如何降低产品的成本以提高利润空间是一个制造型企业可持续发展的基础。以智能工业机器人替代人的方案备受企业青睐。在这种情况下,智能机器人需要理解工作任务并实施,同时也能识别外界环境的变化并作出决策,例如机器人根据任务的改变或者环境的变化,知道何时提高或降低加工速度。要使机器人智能化程度提高,其控制技术需要提高到更高水平,尤其是智能化控制系统的开发,同时还需要结合智能传感器技术。

工业4.0下的机器人控制技术

付庄教授指出,工业4.0下的机器人控制系统将更具智能性和协调组织能力,主要表现在建立实时的网络化系统;语音控制、人脸识别技术,人机交互友好;基于智能传感器的自主控制技术,人工智能。未来智能控制技术中,现场总线将所有控制器伺服驱动、传感器等组件连接起来,形成开放式的硬件结构;而软件则步向模块化、层次化,从单机智能化直接编程解决向到工厂智能化与深度学习算法设计发展。

深入剖析工业4.0 智能工业机器人为根基

IEC61158 第四版规定的现场总线类型

付庄教授认为,智能控制技术是新的发展方向,潜力巨大,基于工业4.0的大数据、云计算、网络化更显竞争力。

国内伺服驱动控制系统有待改善

深入剖析工业4.0 智能工业机器人为根基
上海大学阮毅教授

在付庄教授的基础上,阮毅教授深入剖析了工业机器人控制系统中,伺服驱动控制系统的组成。他指出,当前应用广泛的伺服驱动控制系统主要包括永磁同步伺服电机,伺服驱动控制器、位置传感器等几个部分。

永磁同步伺服电机

永磁同步伺服电机
伺服驱动控制器

伺服驱动控制器
位置传感器

位置传感器

同时,他还分别就机器人控制器通信方式、伺服驱动控制方案做出了实例讲解。通过对比松下伺服驱动方案,他总结了当前国内伺服驱动控制方案存在的问题主要为:机械惯量难以精确测量,且机械惯量随着机器人的姿态而变化避开机器人自然共振点,而自然共振点也随着机器人的姿态而变化;一般位置半闭环控制,机械传动机构误差,将影响定位精度或者说重复定位精度;参数自整定或参数自适应控制尚未完全成熟,应用受限;国内机器人控制技术起步较晚,控制软件欠成熟,有待完善。

松下伺服驱动方案
松下伺服驱动方案

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