11月15日至19日,第二十五届高交会在深圳举行,吸引超过100个国家和地区团组、4000多家企业参会参展。据悉,本届高交会(福田展区)设置了12条主题参观路线,钲晟科技、通友智能、广州理工学院、米开罗那(上海)等企业、单位集结亮相高端装备制造路线,重点展示工业自动化设备、数字化工厂、新能源汽车、智能仓储、智能物流等相关领域的技术产品,全方位呈现产业“脊梁”的力量。

来到9号展馆9A16展位,首先看见的是一台黄色机器人,其机械臂灵活挥动,一笔一划精准绘制出广东理工学院的校徽。面向现代焊接领域的高精度需求,国工信(沧州)联合广州理工学院研发了这台八轴联动焊接工作站,机械臂和旋转工作台相互配合,更好地控制焊枪地位置和角度,提高焊接精度和效率。

有“重复定位精度”才有加工精度

重复定位精度是工业机器人最重要的性能指标之一，有些人可能不知道是什么意思，多解释一下，所谓重复定位就是说，机械手在同一个位置，两次定位过去产生的误差，比如说你要求这台六轴机器人，其中某一个关节轴走100mm，第一次它走了100.02mm，重复第一次的动作，它又走了99.98mm，所以这个重复定位精度就是，100.02-99.98的结果=0.04mm。我个人认为重复定位精度比定位精度更重要一些，因为工业机器人高频率的重复性动作，是需要重复精度作为保证的，如果机器人每次干完活的重复定位精度都不一样，那就不要谈什么加工精度了。

在重负载的400KG-600KG的机器人中，库卡的销量是四大家族里最多的。大家看一下这俩个型号，库卡的KR 480 R3330 MT，还有发那科的FANUC Robot M-900iB，这俩型号的载荷，都在500kg左右，库卡的重复定位精度，达到了±0.08mm，发那科的重复定位精度，在±0.1mm。很明显库卡要比发那科的精度更高。

这就是为什么库卡机器人在航空航天等高端军工领域，相比其他品牌被应用更多的主要原因之一，比如说美国NASA，用库卡机器人加工航空航天飞行器的碳纤维复合材料，这个机器人全球仅有三台。

再比如说库卡给世界第三大军工厂，世界上最大的雷达制造商和最大的海军舰艇制造商，美国诺斯罗普格鲁曼公司Northrop Grumman ，建造了一条高度自动化的装配生产线，这条装配生产线是专门用来给F-35战斗机制造机身的。B2隐身轰炸机、美国航母和大部分核潜艇，都是这家公司造的。还给波音 777 和 737-MAX 项目，构建了自动化制造系统。再比如说空客最重要的量产机型结构供应商Premium AEROTEC，用库卡机器人建造了一条，目前全球最先进的飞机机身段装配线。

广州理工八轴联动机器人怎么样？

广州理工学院展区前人山人海，高端科研成果多方位向大家展示中国科教力量。

据介绍，此次广州理工学院展区共划分为六大主题篇章，参展展品共29项，包括八轴联动机器人、30轴同步控制、超高速激光切割、材料产品与工程结构非线性超声检测技术与仪器设备、高密度电子部件人工智能检测平台、硅片人工智能检测平台、基于人工智能的机器视觉与抓取技能学习综合教研平台、精准视觉感知的机器人无序混码系统、轨道交通工程信息化总控管理与施工仿真预警系统、鹰眼数字双生智慧施工监管平台、机械零部件柔性制造生产线等。聚焦于工程中心相关成果、机器人相关装备、智慧建造相关装备、计算机应用相关成果等新兴产业的重点领域。其中，八轴联动机器人重复定位精度达到了0.02mm。

传统八轴联动机器人时代，四大家族几乎垄断高端市场，国内本体厂商几乎无优势可言，在产品性价比方面远低于四大家族，德日为主的汽车市场也更倾向于选择德日的工业机器人产品。但在在3C、食品、医药等新兴的较为复杂的自动化场景中，四大家族的积累并不多，领先优势并不明显。国内产生普遍看重的都是这一时间窗口。

而八轴联动机器人所面向的场景，对控制系统的要求进一步提高。业内人士认为，目前的协作机器人应该属于第三代工业机器人。前两代机器人的控制问题，基本在运动学层面就可以解决，而第三代则需要在动力学上解决问题，实现难度更高。

广州理工学院校长胡社军说：“学校立足广东、面向华南、服务粤港澳大湾区，以经济社会发展为导向设置本科专业，走产教深度融合、校企协同育人的高素质应用型人才培养道路，促进学校内涵建设和高质量发展，努力建设成为广东一流、全国知名的非营利性民办品牌本科高校。”

八轴联动机器人的实际应用

飞机的密封性对于其安全飞行及飞机寿命有着不可忽视的影响，较差的密封性甚至能够危及飞行员的人身安全。随着复合材料在航空领域使用率的提高，飞机机身壁板、机翼骨架、座舱等大量部件都需要采用胶接方式。

因此，飞机的密封涂胶工作在飞机的装配制造过程中占据非常重要的地位，然而，由于飞机大部件的结构特征多样性、结构尺寸变化繁多、非标性等特点，目前国内涂胶工艺仍主要采用人工作业方式完成，该方式存在涂胶量不均匀、质量一致性差、可操作性差、涂胶材料威胁工人健康等问题，严重制约了我国飞机制造业的发展。

针对传统人工作业方式在自动涂胶时的缺陷，以及当前相关研究中存在的不足，本文开展了多功能末端执行器设计、基准识别与补偿、智能工艺路径规划、高精度自动涂覆控制等关键技术研究，研发了一套面向飞机大部件的密封胶自动涂覆机器人系统。

密封胶自动涂覆机器人系统，主要由龙门架、工业机器人、机器人控制柜、轨道、末端执行器和运动控制系统组成，其中工业机器人安装于龙门架上端，同时龙门架固定于双轴同步运动轨道，从而实现工业机器人系统的八轴联动。该系统采用卧式姿态进行胶液涂覆，防止涂覆过程中胶液的滴落，减小了重力对自动涂覆过程的影响，并且该龙门悬挂式系统扩展了机器人作业空间，使得在移动站位后也不需重新标定基准坐标系，对于大型复杂部件的自动涂覆应用具有实用性。

末端执行器是机器人自动涂覆系统实现自动挤胶、刮胶、基准识别、胶形检测等功能的关键部分，其结构形式直接影响涂胶效率和质量。为了提高涂胶效率，满足不同涂胶工艺的设备快换，本文按作业流程对功能特性进行了层次划分，采用拓扑技术优化设计，并通过有限元仿真方法对末端执行器的关键结构进行强度校核，设计了一种集成多功能涂覆末端执行器。

末端执行器采用针筒式作业方式，主要由伺服电缸、工业相机、激光轮廓扫描仪、摄像头、180°补偿机构、弹性刮胶片、阀门开关、涂胶头和胶筒组成。伺服电缸采用二级伸缩缸体，保证涂胶量在被充分满足的情况下缩短了末端执行器尺寸，节省了安装空间，并且通过推动活塞将胶筒内胶液向下挤出，涂胶头胶嘴将成型胶条涂覆在产品表面，密封容腔内部液体流速低、压力稳定，使得胶量均匀，涂胶质量一致性好、精度高。

另一方面，末端执行器姿态有时无法保证弹性刮片与产品的垂直关系，为补偿机器人在涂胶过程中无法达到的姿态角度，设计了180°补偿机构，其包含的旋转电机让主/从动齿传动装置带动随动支座上的弹性刮胶片和激光轮廓扫描仪绕胶筒轴线旋转，并通过集成控制软件设置涂胶路径中弹性刮片与产品的垂直补偿角度，控制伺服电机运动到精确的角度位置，保证了扫描方向与机器人涂胶方向一致，以及弹性刮片与产品的垂直关系，随即刮胶片可将胶条刮薄为胶层，使得胶层厚度均匀一致。

面向飞机大部件的密封胶机器人自动涂覆系统，设计了集成多功能的柔性涂覆末端执行器来实现自动挤胶、刮胶、基准识别和胶条检测。并通过搭建试验平台验证本文提出的基准识别与误差补偿修正算法的有效性，研究了胶条质量影响因素与工艺参数关系。试验结果表明，涂胶一致性好，完全满足实际工艺要求。

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