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ABB协作机器人家族技术大解析(一)
发布时间:2021-03-10 浏览次数:446 返回列表
正月没过都是年!ABB赶着元宵给大家送了份新年礼物,全球同步推出全新GoFa和SWIFTI系列协作机器人,再加上原先已有的双臂YuMi和单臂YuMi,ABB在协作上的产品布局变得相当有意思。


ABB机器人

本期就和大家聊聊,如果评价 ABB机器人新发布的两款协作机器人以及ABB展示出来的产品布局。

本文内容均来自ABB的公开资料以及根据其资料的猜测,若有说得不对的地方,欢迎留言指正。



ABB协作机器人盘点



双臂YuMi

ABB机器人

作为ABB全球发布的***款协作机器人,大家现在已经非常熟悉,这款在2015年发布的协作机器人产品,在当时确实非常惊艳,更惊艳的是早在2011年YuMi就拿到了德国红点“Best of the best”设计大奖,人形双手环臂的招牌动作使其与人的距离更接近了一步。

即使放到现在,6年过去了,YuMi仍是可圈可点。在中国可见的协作中,YuMi也是***可见的量产的双臂协作机器人。而且从设计角度来说,YuMi居然采用的是倒推的方式,一开始就往***难***全的方向走,不但是协作,还是七轴;不但是七轴,还是双七轴;不但是双七轴,还带视觉;不但带视觉,电控柜还一体;不但机电一体,还有丰富的选配件。

ABB机器人

所以双臂YuMi发布后,才发布的单臂YuMi。学霸都喜欢从***难的题开始解么……

单臂YuMi
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单臂YuMi其实就是双臂YuMi取其一臂单独形成一款产品,电控柜自然也与本体分离了。二者手臂结构相同,下面我们详细看看单臂YuMi的特点。

小负载。YuMi的负载很小,只有500g,臂长也只有500mm,而且手臂不能承载,这也限制了YuMi只能用于很小的工件的装配或分拣等。

高精度。YuMi的重复定位精度是0.02mm,而其它品牌的协作机器人基本是0.1mm的级别。即使这几年其它家产品的精度陆续有提高,但也以0.05mm或者0.03mm居多,0.02mm堪比工业机器人。

非中空。YuMi的高精度也与其关节设计有关,其并没有采用协作标配的中空无框电机+中空谐波+刹车+驱动器的设计,而是采用工业机器人常用的伺服电机+直插谐波的方式。

这种设计的优势明显,装配相对容易,刹车牢靠,电机成本也较低(当然不要跟国产比成本);相应的劣势也很明显,因为非中空,手臂里也没有驱动器,因此像工业机器人一样,从末端到基座,线缆的数量是叠加的,这样一个是限制了关节的旋转角度,另一个也给布线增加了难度。

从公开的图片中可以看到,其关节间应该是采用了双C形的布线方式,但细节上有不少工艺的设计。



低防护等级。因为非中空的缘故,YuMi并没有追求高防护等级,只有IP30,这也与YuMi面向的应用场景一般工况良好也有直接联系。

无力传感器。YuMi并没有配备关节力传感器,而是采用电流环的方式实现力控,同时,为了更加安全,YuMi的外围包裹了较软的材料。

许多体验过YuMi的人都会觉得YuMi的力控体验很好,以为有力传感器辅助,其实除了ABB的力控算法实现得较好之外,另一个主要原因是YuMi很小,所用的电机、减速机也小,摩擦力也小,因此动力学辨识相对更准一些。但是,因为没有力传感器,也就无法实现精准力控,因此我们看到的YuMi的Demo一直没有这一体现。

CRB 15000


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主角来了!CRB 15000 是本次ABB发布的协作之一,取名GoFa,取义Go faster, Go further than ever。接下来,我们看看CRB 15000 的特点。

外观简洁。CRB 15000 相比YuMi确实要弱得多(毕竟YuMi颜值爆表),但从结构与配色来说,比较简洁。

构型上CRB 15000 并没有采用现在市场上***多的UR构型,与YuMi的构型更相似一些,主要是J3关节旋转轴与J4关节旋转轴不交叉,J5、J6关节旋转轴也不交叉,猜测除了J4关节放后面重心靠后之外,也可以比较好的避免奇异点。

负载5KG,臂长950mm。这个对UR5的针对性就很明显了,负载相同,臂长比UR5长100mm。但是末端线速度上感觉ABB标得保守了,只有2.2m/s,而UR5是3m/s,实际应该可以更快。精度0.05mm相比UR5 0.03mm稍低一点,但是重复精度个人认为不太好直接对比数据,都是参考国标,但是测试手法可能不尽相同,结果就可能不太一样,因此不做评价。

指标灯与按钮。指示灯与按钮现在也算是协作的标配了,不过ABB的灯的语言稍简单,这一点略失望(后面会再讲到)。对于按钮的设计,ABB采用了自定义的方式,即6轴的2个由客户自定义按钮的功能,这个设计挺人性化。但是按钮为什么没有放到末端法兰而放到6轴这点是个小遗憾,因为按钮放到末端就可以实现单手示教编程,而放到6轴上,就可能双手配合操作了,当然放到末端也会增加设计难度,所以不知是因为设计难度的取舍还是有其他考虑。

不大的关节范围。不知出于什么缘由,CRB 15000标称的关节范围只有±180°,这与iiwa相似,iiwa的关节范围还更小点。不知是否由于加了力传感器更线更复杂,所以布线更困难,不像UR 标正负360度。

老实说,UR这个标法也有点争议,一个是像2、3关节这种标了也没用,根本跑不到就自己打自己了,其它关节除了6轴,也极少会转这么大角度。***关键的是,万一有个应用多个关节都要跑±360°,不知UR的线能扛多久。所以这一点上,ABB的标法还是比较实在,不攀比。



带关节力传感器。根据***介绍,CRB 15000是带关节力传感器的,这表现了实现精准力控的硬件条件的已经具备了。不过目前对于这方面的展示也尚未看到。

易用性。作为协作机器人,容易上手自然必不可少,ABB凭借这么多年的积累与强大的研发能力,这一点自然不在话下。

CRB 1100



刚看到发布会照片时愣了一下,这货看起来也不像协作啊,而且怎么看着这么眼熟。于是去查了下ABB官网,这不正是前不久发布的 IRB 1100么!

再仔细看了发布会介绍,原来如此。

这款协作采用了不同的安全策略,把速度与安全设计分离。常见的协作都是接触式,即由本体去感知人体碰撞时的力并且及时停止,不管是电流环控制,还是力传感器,还是电子皮肤,都是这个策略;即使是非接触式的电子皮肤,比接触式的稍好一点,但还是难以解决盲点的问题,毕竟此时人与本体直接接触或者距离很短,即使有精准的力控,万一机器人末端拿的是钢针而碰巧凑过去的是人的眼睛呢?而且协作机器人经常被诟病的就是其牺牲了效率与精度。

为了解决工业机器人与协作机器人中间这条鸿沟,CRB 1100 就把速度与安全分离。速度方面,保留了工业机器人的设计,即CRB 1100 其实就是IRB 1100,只不过加上了四轴上做交互的灯,以及末端的“可拆卸引导式编程装置”,估计是个6D鼠标吧。于是CRB 1100 可以达到工业机器人级别的 5m/s 以上,IRB 1100 怎么用,它就怎么用。

而安全方面则是采用了激光扫描仪的方式。一开始看照片时,看见有个油菜黄的东西,怎么那么像AGV的激光雷达?再一查,好吧,正是SICK的安全激光扫描仪 microScan 3。而且,前面说“油菜黄”也不是随便叫的。



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