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xMate柔性机器人不是单一的产品,而是一个优秀的平台。
平台带来的优势是巨大的,作为一个平台,xMate柔性机器人为珞石带来更强大的产品配置的灵活性,以及新行业新场景应用的拓展能力。
借助xMate平台,珞石能因此针对不同行业不同技术体系,依托平台的软硬件优势,呈现不同的针对性产品,面向行业的细分适用性调整和适配,实现生态圈和产品体系的构建。
从七轴到六轴
作为平台级产品,无论是七轴还是六轴的xMate柔性机器人系列,本质都是为了在某些场景下更好解决问题,满足用户刚需。围绕这个平台,未来还会有不同系列的产品不断诞生,从不同几个方向进行场景的更深度延伸,而六轴柔性机器人系列就是珞石针对工业应用推出的战略级产品。
珞石xMate的产品经理于文进认为,最初珞石的柔性协作机器人作为一个全新平台体系,在没有太多参照物的情况下,在产品设计上,首先就得立意高远,而xMate柔性机器人最早的目标就在取代人手臂,这是机器人发展的终极目标。
因此,珞石研发团队以高精度运动控制、柔顺力交互控制、高负载自重比系统设计、7自由度灵活构型设计为核心技术特征,搭建了最初的xMate产品平台。
打造完成这样一个平台级产品的优势很多,具体体现在对于需求把握更加快速,无论是满足在协作机器人的简单易用和安全可靠,还是医疗或者商业服务上的柔顺安全交互,都能在xMate平台体系下的产品,能将不同场景需求深度融合并双向进行优化,同时能在底层技术和软件方面进行针对性研发改进,从产品功能需求层面更加接近场景实际,解决痛点,满足场景刚需。
在工业场景下,快速部署、应用简单是快速开拓市场的关键。xMate六轴柔性机器人就是珞石面向工业柔性制造的针对性核心产品。
工业需求下的战略新品
在当前工业柔性制造诉求下,珞石发现,大多需求其实来自于企业多批量小批次的高定制化产线特征,而这部分产线就需要配套简单易用,易部署,以及跟人能够协同工作的自动化工具。
部署时间和空间问题恰恰是传统工业机器人的短板。例如对一些为了适应市场需求变化需要换产频繁的食品和3C电子企业来说,由于产线设立最初往往都没有考虑机器人等自动化设备,在行业快速发展下,原先产线没有考虑到加入工业机器人的空间,且固定的产线依然在开工,导致需要围栏等固定空间的工业机器人就不太适用于快速换产工业产线的高要求复杂改造。
在换产过程中,还涉及机器人的重新编程和产线布置的问题。很多工厂本身缺乏编程维护和开发人员,这些工厂以及用工单位希望,产线机器人升级改造能帮助企业同时考虑到员工本身的因素,最好使生产人员能够继续学习并快速掌握这种新技能,而不是淘汰他们。
这些问题叠加下,部分企业往往只能放弃传统机器人的升级方式。
而珞石考虑到了场景痛点和人这层因素。于文进认为,唯一的解决方法就是让机器人的部署和使用更容易。
因此xMate六轴柔性机器人提供拖动示教的这一技术,并在编程方式上采用了所见即所得的直观交互方式,工人简单培训便可使用这些新的生产工具。
拖动示教技术能让机器人非常轻便被拖动,从而让人能直接通过拖动的方式完成一些工序的处理和维护,这极大简化了学习和操作难度。
在原先,传统工业机器人和第一代协作机器人只能对于点位的复现,xMate六轴柔性机器人的拖动示教技术,相较于一代协作机器人单纯的点位示教相对来说,能做任意轨迹的示教。这意味着基本人能完成的运动工作程序,机器人都能直观复现。并以此为基础,再加入点位优化和工艺编辑扩展,使得xMate六轴柔性机器人在工业领域有更强大的适用性。
除了拖动示教,xMate六轴柔性机器人还具备图形化编程操作方式。这个功能的加入使得人操作xMate六轴柔性机器人能像小孩搭积木一样简单,即人能通过直观编辑的形式,将一个个工程模块拖过来,再通过设置一些核心参数,就能做到功能实现,从而顺利完成工业场景下的大多数换产任务。
企业使用xMate六轴柔性机器人,不仅没有对于围栏的要求,由于采用无控制柜的设计,在布置过程中,产线甚至连底座都不需要,只需要在某个位置打几个孔固定,连接一根电源一根网线,就能快速部署一台机器人,这使得快速换产的自动化改造更容易,且产线也往往不需要重新规划,只需要在某些工位直接使用新的机器人简单编程就能快速换产,让企业从第1次到第N次改造更加省时省力。
为了更好进入协作机器人所定义的工业市场,目前珞石xMate六轴柔性机器人也使用了柔性机器人这个二代技术,使得xMate六轴产品具备比拟人手臂的力感知和力交互能力,能满足协作机器人目前普遍具备的,安全性、易用性、好部署等方面优势。
不仅于此,由于采用全状态反馈的直接力控制技术,在确保位置高精度的同时兼顾高动态力控与柔顺控制能力,使得xMate六轴系列产品拥有接近人手臂的灵敏、灵活度,更加贴合工业市场需求,为精密装配、精密打磨等对力控有要求的复杂工业场景提供全面的解决方案。
软硬件体系是创新基础
能在工业进一步开拓提升,得益于在xMate柔性机器人平台上,机器人快速软硬件的升级。
例如为了让机器人更加易于部署,xMate六轴柔性机器人去掉了控制柜,使得在某些工业场景下xMate六轴柔性机器人部署要求大幅降低,更为轻便易用,一体化关节更是让这一需求得以更深度延伸。
例如在装配场景上,核心技术就是力控,从场景特征来说,xMate柔性机器人是更能匹配人手臂的产品,因此无论从运动控制还是力交互方面都需要大幅提升,这就使得产品方向能把原先工业机器人高负荷高速度高精度的劳动替代,逐渐拓展到更精密更智能化的装配或者非工业场景的理疗和医疗等场景上去。
这背后的核心是其实珞石投入大量精力进行研发升级,例如在硬件上,将原先的结构进行了深度优化,使得常规电子电气设备小型化甚至超小型化,从而最终实现控制柜能集成在关节和底座中,而装配场景的进一步拓展则是在底层力感知和柔顺控制技术上的全方位突破。
xMate柔性机器人作为一个平台级产品,在技术方向上,也能不断加入新的技术,例如遥操作技术,智能视觉跟随技术等,从而能不断让机器人进行提升。
能突破不同场景下的技术难点,核心原因在于技术体系的革新。正如上文提到的,因为在原先很多场景,传统点位移动的控制体系下,其实本质上限制了机器人在某些场景的开拓,因此在技术上先需要打破某些原本技术体系上的限制,底层技术的改变可以说是一个全新的开始,拖动示教技术就是其中较为具体的展现形式。
在xMate平台上根据不同场景诞生的未来不同新一代产品,从技术体系上来看,和传统原来的工业机器人相比是全新体系,这意味着无论从一开始产品侧的研发,还是底层关节力控体系,都是全新研发的。但底层技术的攻关后实现的平台级产品优势也非常明显,珞石xMate平台体系下的产品,从设计之初就能瞄准市场的需求来进行快速改造,这就是平台化带来的灵活性。
无论是最底层算法的快速升级,还是机电设计上的适配,这种改变本质上得益于珞石多年来产品体系的基础,核心都是珞石在工业机器人几年经验积累下实现的转化,这也使得xMate平台体系的技术其实有迹可循。包括如今珞石产品KOA的质量把控,包括到交付端的服务体系,虽然看似在技术体系上是全新,但整个开发和交付端过程,核心都是有原先工业机器人研发和市场体系作为保障。
结语
纵观机器人的发展演变轨迹,工业机器人从最早的简单自动化装置,逐渐演变成多自由度机械臂,而协作机器人将速度降低,提高了安全性,从而真正和人一起交互,加上力觉和视觉的接口,让平台能力更加优化和智能化,和人交互也更加优化,这是人类探索机器人由设备到人手臂的过程。在这个变为人手臂的总体技术趋势上,xMate柔性机器人平台能不断融入最新的技术,从而能力会越来越强,例如在加入AI等技术后,或许产品最终能达到智能拟人手臂的程度。
但这一切的前提是拿下市场,活下去并快速发展。“我们也在关注一些已有自动化但还没有很好用工业机器人完成的领域,例如自动化程度很高的汽车行业,可以发现每一个汽车厂都还有人工和半人工的装配线,因为在装配环节,需要更多的是力感知和柔顺控制能力,这是工业机器人的局限,也是一代协作一直很难解决替代的问题,因为产品非标化和装配的板块,已经超出单纯的位置控制范畴,装配过程的过动量很难把握,容易造成损坏和失败,把机器人做的简单易用好部署,这是我们面向工业需要做的事情。目前靠机器人无法解决的问题,未来在平台级产品基础上,还能靠力觉和视觉或者更多先进技术去做,工业上大的方向还很多,待开拓的都是蓝海。”于文进说。
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