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工業機器人對光柵編碼器的特性化需求


在中國,按應用環境分類,機器人專家將機器人分為兩大類,即工業機器人和特種機器人。工業機器人就是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人,而協作機器人與傳統機器人之間并沒有非常大的不同,只是基于不同的設計理念生產的工業機器人產品。

現在工業領域常見的機器人有下面兩種,協作機器人和機械手臂,其所用的編碼器都有各自的特性化需求。

協作機器人用編碼器的特點:厚度薄、中空且孔徑大,外徑反而要求越小越好,以便于各關節的尺寸可以做得更小,機器人也就更小了;孔徑大是為了中間可以走線纜,節省空間。



需要注意的是,大功率的線纜不宜與編碼器電纜放在同一線槽內,以避免干擾造成的信號異常。一般情況下,此類編碼器都使用單圈優良式編碼器,同時配一臺增量編碼器。

國外產品很多都采用分體式優良式編碼器,這要求與其配套的電機技術參數非常**,否則設備精度就會損失。

配合國內協作機器人的開發,對應關節的編碼器也需要定制來配合,編碼器厚度、孔徑及外徑等相關方面參數都需要給出相應的技術要求。

協作機器人用編碼器分為整體式安裝和分體式安裝兩種方式,整體式編碼器特點就是對客戶端的電機技術參數要求相對低些,安裝和調試相對簡單易行,成本相對高一些;如果采用分體式編碼器,需要雙方配合完成對應接口的設計,也是為了后續安裝調試簡單可行,但還是要比整體式產品安裝調試復雜一些,成本相對低一些。

通用的工業機械手臂,通常采用整體的伺服電機+編碼器的方式來構建機械手臂,由于伺服電機小型化的需求越來越旺盛,對應編碼器的小型化和超薄化的要求也越來越強烈。伺服電機廠家都需要直徑小、厚度薄、價格低的編碼器。而這類電機可選用的編碼器也分為整體式和分體式兩種:

分體式編碼器對軸向竄動、徑向跳動以及止口尺寸公差等都是有相對較高的要求,電機廠家需要對電機本身參數進行確認,這樣才能更好與編碼器進行對接;而整體式編碼器的厚度很難做到更薄了,現在國內好薄的整體式光柵編碼器厚度約為20mm。雖然光柵編碼器只是機器手臂內一個配件,但是在功能實現上起到舉足輕重的作用。

2017年國內市場新增工業機器人約13.6萬臺,同比增長約60%。同時,在市場爭奪戰中,國產自主品牌工業機器人仍長期處于下風;現在很多機器人公司采用的關鍵部件只能求助于進口品牌,受制于人;其實有些國產產品在定制通訊協議和產品定制卡開發上都積累了豐富的知識和經驗,并已經有多家機器人公司用國產產品完成關鍵環節配套。另外,近幾年協作機器人的出現及增長為國產機器人帶來新的機會。

國產工業化編碼器已經發展五十多年了,積累了深厚的底蘊,與國外品牌的差距越來越小,有些產品已經趕超國際水平。如果能夠得到各行業的支持與協同,發展和完善的步伐會越來越快,也會為各行業帶來性價比更高的產品。

總之,無論編碼器還是電機,乃至到行業上游產品,國產之路任重而道遠,哪個環節羸弱,都會影響到整個行業的發展,受到國外產品的限制,前階段“中興事件”就能很好的說明一切。

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