做工业机器人检测的“探路者”

2019-10-31 14:56:58

工业机器人既是我国先进制造业的重要内容,也是推动制造业高质量发展的必要保障。随着5G的到来,工业机器人的网络智能化发展更势不可挡,围绕着工业机器人的计量检测也必然迫在眉睫。

工业机器人现状与发展趋势

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快。

工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式,广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。

经过四十多年的发展,工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中,尤其是在汽车产业中,工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中,机器人都已逐步取代了人工作业。

我院工业机器人检测项目发展现状

中国已将2025工业4.0发展计划上升为国家级战略发展规划,工控机器人作为其中重要的一环不可或缺。吉林省作为老工业生产基地,汽车产业、轨道装备、石油机械等诸多机械加工企业,拥有大批量的工业机器人;近几年也兴起了一些机器人生产企业,因此保证机器人的正常高精度运转的检测工作,未来将呈现爆发式的发展,我院几何量实验室正是基于此契机,深入探索、建立开发机器人检测领域。

国内工业机器人检测领域基本属于空白,大多数有工控机器人的工厂如果机器出现问题,只能通过向生产厂家缴纳高额的服务费才能解决问题,而且周期较长。目前,国内只有常州市计量院开展了相关的检测工业机器人的业务,取得相关资质。我院已向CNAS申报了检测资质,开展此项目可以很好的为国内相关机器人使用单位和科研院所提供更高性价比和更高效率的服务。

我院于2017年开始着手进行工业机器人检测项目的准备工作,采购美国Faro的关节臂坐标机与激光追踪仪,激光追踪仪作为机器人检测的行业内普遍采取的标准器,空间坐标精度和定点坐标精度在世界同类产品中处于领先水平,所以追踪仪是机器人检测系统中不可或缺的关键部分,我们于2018年邀请faro的工程师对我院的工作人员进行了多次系统性培训,还多次联系一汽大众,中国中车等厂家对仪器进行实战培训,并在2019年采购了机器人检测系统中另一关键部件,由谱麦科技有限公司开发的工业机器人检测软件,与激光追踪仪组成完整的工控机器人检测系统,作为具有完全国产知识产权的一款软件可以对大多数市面上的机器人进行检测,至此,我院几何量实验室已在硬件设备的检测,校准,修正工业机器人的轨迹动作,定位精度,重复性等机器人关键指标方面具备了初步的检测校准能力。

除了上述的一些基础的准备工作,我们还积极的与外部单位开展了深层次的合作与交流,我院与长春理工大学开展合作教学,借助大学工业机器人对我们的检定员进行的基础培训,让老师培训我们检定员的同时也对理工大学的同学操作机器人进行培训,我院专家也在与理工大学的教授就机器人相关问题进行深入探讨和沟通,整个交流教学过程使我们对整个机器人的操作系统和技术特性有了更深层次的了解。

同时我院几何量室正在与中国国家计量院合作开发国家重大科研NQI项目,旨在完善工控机器人的检测方法,深入研究测量中的误差分量对测量结果带来的影响,从而为起草国家校准规范做准备,此项目主要针对以工业机器人为典型代表,开展多自由度非正交系统末端运动轨迹的位姿参量在线测量的实验验证及评价方法研究,建立多自由度系统校准用误差评价模型和精度评价算法,实现多自由度运动系统精度的现场在线快速测量中的精度评定。整个项目已经完成测试大纲,测试方法的编制等工作;正在进行方法研究及误差分析阶段。

工控机器人检测项目工作前景展望

我院作为“中科院(吉林)科技产业创新平台 吉林省科技成果转化共同体”的签约单位,对于开展工业机器人检测方法申报了省科技厅科研项目,接下来要对检测方法、定点坐标重复性检测、工业机器人运动轨迹分析、定位精度分析等方面进行研究,并对原有的方法进行优化,力求提升现有工作的效率。同时,我院已申请实验室校准能力认证(CNAS),争取成为国内工控机器人检测领域的先驱者,并组织人员制定检测工控机器人国家校准规范,建立完整的工控机器人检测体系,为以后将检测领域可以拓宽到汽车产业,轨道交通,航空航天,科研院所做好充分准备。