2023（第二屆）焊接機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用峰會

——“焊”匠出擊 勇者征程

9月19日，在2023中國工博會上，天機(jī)帶來了高精度7軸協(xié)作機(jī)器人、高性價比6軸協(xié)作機(jī)器人、高速SCARA以及天機(jī)自主控制系統(tǒng)Fusion等多款重磅新品，以下就一一來揭曉！

Grace 7 Pro & Delight 7

雙核強(qiáng)力驅(qū)動天機(jī)新一代協(xié)作機(jī)器人

當(dāng)前來看，中國協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用行業(yè)仍為3C電子、汽車及零部件等工業(yè)領(lǐng)域，從市場端來看，協(xié)作機(jī)器人必須在保留協(xié)作機(jī)器人基本特征的基礎(chǔ)上，具備工業(yè)機(jī)器人的特性，從而更好適應(yīng)工業(yè)場景。

因此，工業(yè)協(xié)作機(jī)器人更多需要精度+剛性+穩(wěn)停特性+高強(qiáng)度下的穩(wěn)定性等特性。天機(jī)傳承其“高可靠性”的產(chǎn)品開發(fā)理念，致力于打造可以真正使用在工業(yè)場景的協(xié)作機(jī)器人。

Grace 7 Pro 高精度力控協(xié)作機(jī)器人臂展為1076mm，負(fù)載為7kg，定位精度為±0.03mm，力控精度為0.5N，防護(hù)等級為IP54。其可實(shí)現(xiàn)絲滑示教，具備7軸空間冗余，具有自研高精度關(guān)節(jié)力傳感器、工業(yè)級別的穩(wěn)定性以及優(yōu)秀控制系統(tǒng)等多重亮點(diǎn)。

在高精度方面，Grace 7 Pro全面優(yōu)化設(shè)計(jì)降低串?dāng)_，極大地提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，綜合精確度提升到0.2%FS以內(nèi)；能探測到0.02Nm的扭矩變化，并且將力控輸出精度控制在0.5N內(nèi)。

在高剛性方面，采用特殊不銹鋼基材與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，扭轉(zhuǎn)剛性是同規(guī)格的1.5倍(大于150KNm/rad)，使得大負(fù)載力控協(xié)作機(jī)器人成為了可能，同樣運(yùn)動精度下，機(jī)器人速度可以進(jìn)一步提升。

在高穩(wěn)定性方面，采用半導(dǎo)體敏感材料和微熔工藝技術(shù)，徹底擺脫了傳統(tǒng)樹脂粘接工藝帶來的老化、蠕變、遲滯的影響，從而提供了較好的滿量程和零點(diǎn)穩(wěn)定性。

對于穩(wěn)停特性和使用場景的剛性要求，天機(jī)將減速機(jī)/傳動部件做了強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時軟件控制層面，使用動態(tài)控制技術(shù)抑制機(jī)器人啟停時的殘留整棟，確保運(yùn)行穩(wěn)定性。

除了Grace 7 Pro外，天機(jī)還發(fā)布了六軸無力控機(jī)器人Delight 7，其臂展為920mm，負(fù)載為7kg，定位精度為±0.02mm，速度為5m/s，防護(hù)等級為IP54，具有高性價比的特點(diǎn)。

整體而言，天機(jī)將其多年在工業(yè)場景中被充分驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用在了Grace 7 Pro和Delight 7上，實(shí)現(xiàn)高性能、高壽命；對減速機(jī)、傳動部件連接的可靠性強(qiáng)化；動態(tài)控制技術(shù)抑制機(jī)器人啟停時的殘留振動，保證運(yùn)行穩(wěn)定性。

未來，協(xié)作機(jī)器人還會在醫(yī)療、商業(yè)等非工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)一步延展，占比提升；除了理療大健康開始批量使用協(xié)作機(jī)器人外，其它應(yīng)用仍有待進(jìn)一步探索。易用性的要求會越來越高。新手使用“無門檻”和基于視覺與語音的類人交互會，成為下一個非工業(yè)應(yīng)用場景的突破點(diǎn)。

進(jìn)一步來看，高精度力控傳感器+獨(dú)家面向工藝控制系統(tǒng)雙核強(qiáng)力驅(qū)動天機(jī)新一代協(xié)作機(jī)器人。

在易用性層面，天機(jī)對協(xié)作機(jī)器人控制系統(tǒng)的交互方式進(jìn)行了革新，在保留完整功能的前提下，易用性有了本質(zhì)提升，新手學(xué)習(xí)成本和示教時間投入大幅下降。機(jī)器人的交互方式包括示教方式、編程、靈動手柄等，基于視覺、語音的類人交互，協(xié)作機(jī)器人在編程、使用中的人機(jī)互動及協(xié)作能力進(jìn)一步提升。

在通用層面，機(jī)器人輕盈的本體重量有利于靈活部署；豐富的接口方便應(yīng)用；移動終端全覆蓋；本體可360°任意角度安裝；簡單易上手的控制系統(tǒng)，15分鐘可完成安裝，半小時投入使用。

在擴(kuò)展性層面，F(xiàn)usion控制系統(tǒng)提供了第三方開發(fā)者接口，支持用戶自定義功能插件。用戶可以根據(jù)需求進(jìn)行新工藝處理流程、新AI應(yīng)用模組的開發(fā)，并在系統(tǒng)平臺上進(jìn)行發(fā)布和授權(quán)控制。

未來AI將發(fā)揮更重要的作用，Grace 7 Pro和Delight 7從系統(tǒng)層級上集成了AI通道，提前布局人工智能，讓用戶能方便地將機(jī)器視覺、自然語言交互輕松地接入機(jī)器人控制。

高速SCARA

更快更穩(wěn)的實(shí)力派

隨著機(jī)器人應(yīng)用場景的不斷拓展，機(jī)器人賽道不斷細(xì)分，光伏串焊、鋰電、新能源等領(lǐng)域，出現(xiàn)高速SCARA的迫切需求。其需求也更加具象化，如：

光伏串焊領(lǐng)域，串焊節(jié)拍從1600UPH到4000UPH。

電機(jī)線圈插件領(lǐng)域，取放更精準(zhǔn)，重復(fù)定位精度±0.01mm內(nèi)；到位立即穩(wěn)定停止，無抖動絲杠高剛性，無水平抖動；4軸偏心負(fù)載無抖動。

高速包裝領(lǐng)域，高負(fù)荷連續(xù)作業(yè)穩(wěn)定運(yùn)行，低故障率；高壽命；需實(shí)時監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)。

然而，在高速應(yīng)用領(lǐng)域，SCARA面臨抖動大，良率與產(chǎn)能無法兼得；節(jié)拍慢，產(chǎn)能達(dá)不到需求；長時間全速滿載運(yùn)行報(bào)警不斷等痛點(diǎn)。

基于此，天機(jī)推專用高速SCARA SRX8-652，其最大負(fù)載8kg，具有0.26s標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)時間，重復(fù)精度±0.015mm，打造面向新能源、光伏等行業(yè)的高速高精度SCARA機(jī)器人解決方案。

具體來看，SCARA SRX8-652有三大優(yōu)勢：

第一，更快，0.26s標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)時間，速度性能比肩歐系最高品牌。J4軸上下速度2500mm/s，在光伏電池串焊應(yīng)用中，串焊效率達(dá)4000p/h，之前使用速度最快的普通機(jī)器人，單臺串焊效率只有1600p/h。

超高速的實(shí)現(xiàn)，基于天機(jī)軟硬件的全面升級，優(yōu)化慣性比設(shè)計(jì)和定制導(dǎo)程絲杠，負(fù)荷率降低15%以上；啟停關(guān)節(jié)高扭矩，啟停容許轉(zhuǎn)矩提升60%；臂體與零部件布局優(yōu)化，提高剛性，降低慣量；天機(jī)最新開發(fā)的控制系統(tǒng)Fusion針對SCARA本體結(jié)構(gòu)開發(fā)的最優(yōu)軌跡規(guī)劃算法，作業(yè)時可充分發(fā)揮出機(jī)器人最大的機(jī)械性能。

第二，更穩(wěn)，0.01mm高精度及振動抑制算法增益生產(chǎn)良率，得益于天機(jī)的核心零部件及控制系統(tǒng)，SRX8在XY面的重復(fù)定位精度高達(dá)±0.01mm，相較普通SCARA的±0.02mm提高50%。

高速下的精準(zhǔn)作業(yè)，除了重復(fù)定位精度，還有“穩(wěn)停時間”這一指標(biāo)。實(shí)際作業(yè)中，機(jī)器人快速停止時，慣性導(dǎo)致末端振動，高精度組裝/搬運(yùn)/檢測中的產(chǎn)品不良率增加。只有將振動的問題優(yōu)化，才能真正保證生產(chǎn)良率。以x方向0.01mm精度為界，SRX8穩(wěn)停時間較普通SCARA提升75%。

而要實(shí)現(xiàn)上述指標(biāo)，在硬件方面，SCARA SRX8進(jìn)行了固頻優(yōu)化，避免共振，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避開柔性傳動中難以消除的共振現(xiàn)象；定制關(guān)節(jié)減速機(jī)采用特殊剛性設(shè)計(jì)，避免諧波柔性帶來的工作；特殊大直徑花鍵絲杠，高承載能力的同時保持高速無抖動；R軸優(yōu)化傳動設(shè)計(jì)，使之具有超高運(yùn)行慣性力矩，最大0.4kg.m2。大偏心負(fù)載的應(yīng)用場景下，也能強(qiáng)效抑制抖動，適應(yīng)性更廣。

在控制系統(tǒng)方面，通過對機(jī)械臂狀態(tài)的動態(tài)算法控制，短時間內(nèi)有效抑制機(jī)器人振動。通過抑制高速搬運(yùn)時的振動及殘留振動，縮短循環(huán)時間。

第三，可實(shí)現(xiàn)7X24長期高負(fù)荷全速作業(yè)，依舊穩(wěn)定運(yùn)行，充分保證生產(chǎn)能效。

控制系統(tǒng)Fusion

面向工藝編程的機(jī)器人控制系統(tǒng)

近年來智能制造高速發(fā)展，機(jī)器人向著智能化、高端化、國際化不斷邁進(jìn)。機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用方面逐層深入，降本增效成效顯著。工業(yè)機(jī)器人本體性能的提升，進(jìn)入緩慢增長期。硬件性能提升速度受到制約，同質(zhì)化嚴(yán)重，“軟件”性能的提升，成為打破僵局，彎道超車的關(guān)鍵。

機(jī)器人三大核心零部件之一的控制系統(tǒng)，就是這個“軟件”，也是機(jī)器人的“大腦”。為此，天機(jī)將順勢推出由其自主研發(fā)的控制系統(tǒng)Fusion，該系統(tǒng)具有三大創(chuàng)新：

第一，面向解決工藝問題的范式設(shè)計(jì)——用工藝思維提供解決方案。

天機(jī)自主研發(fā)的控制系統(tǒng)Fusion，是面向工藝編程的機(jī)器人控制系統(tǒng)。規(guī)劃中直接包含了工藝數(shù)據(jù)，用戶可以依據(jù)實(shí)際情況，在路徑點(diǎn)位上進(jìn)行工藝描述。將機(jī)器語言轉(zhuǎn)變?yōu)楣に囌Z言，更加貼合與適應(yīng)不同應(yīng)用，將不同種類的工藝經(jīng)驗(yàn)，直接由機(jī)器人集成并使用到生產(chǎn)過程中去。

在新應(yīng)用場景中，F(xiàn)usion極大降低了客戶的探索成本，機(jī)器人直接繼承原有累積的工藝數(shù)據(jù)。在新工藝探索時，將用戶的重心和精力，從復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中解放出來。轉(zhuǎn)變?yōu)閷に嚨睦斫夂凸に嚳刂撇呗缘脑O(shè)計(jì)，系統(tǒng)且高效的提出解決方案。

第二，面向運(yùn)動品質(zhì)的規(guī)劃算法——走復(fù)雜路徑又快又準(zhǔn)。

Fusion具有高精度的路徑規(guī)劃算法，創(chuàng)新性采用合成路徑規(guī)劃技術(shù)，機(jī)器人從“規(guī)劃”到“執(zhí)行”都實(shí)現(xiàn)了高精準(zhǔn)度，包括直線軌跡精度提升50%，曲線軌跡精度提升80%，配合動力學(xué)算法，機(jī)器人綜合速度提升30%。

此外，F(xiàn)usion對機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的控制，如人手臂一樣，完成曲面打磨、精準(zhǔn)涂膠、點(diǎn)膠、激光切割、異形件切削等應(yīng)用。

第三，面向AI技術(shù)的預(yù)留接口——進(jìn)入高響應(yīng)性外部控制時代。

隨著AI時代的到來，預(yù)設(shè)點(diǎn)位的運(yùn)動控制方式，已經(jīng)無法滿足機(jī)器人的進(jìn)一步拓展和應(yīng)用。對環(huán)境和任務(wù)，機(jī)器人必須具有任意運(yùn)動的高響應(yīng)性。Fusion控制系統(tǒng)提供毫秒級別響應(yīng)能力的隨動控制接口。

如今，F(xiàn)usion控制系統(tǒng)應(yīng)用于客戶現(xiàn)場并穩(wěn)定生產(chǎn)，如五軸/三軸涂膠、高精度膠道檢測、高精度點(diǎn)膠、中框檢測/仲裁機(jī)等，機(jī)器人+Fusion系統(tǒng)可替代高價設(shè)備，降低75%置入成本替代高價設(shè)備，更具性價比同時可釋放比更大的運(yùn)動空間。此外，控制系統(tǒng)還可以與視覺深度融合，示教調(diào)試成本降低85%。

“自有化”再上新臺階

此次工博會上，天機(jī)對一系列新產(chǎn)品和新應(yīng)用進(jìn)行了展示。

其中，高速SCARA拼圖比賽體現(xiàn)了SCARA SRX8的速度+趣味性+視覺應(yīng)用；手術(shù)器械師展示了Grace 7 Pro 7軸空間冗余+趣味性+視覺+人機(jī)協(xié)作+絲滑示教的能力；EVO4 機(jī)器人學(xué)習(xí)演示系統(tǒng)，突出了Fusion控制系統(tǒng)的AI快速響應(yīng)通道，可以通過六維力遙桿，對機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時操控，包括點(diǎn)位、方向、運(yùn)動速度；EVO12機(jī)器人五軸雕刻展示了機(jī)器人軌跡精度、高剛性、替代部分五軸設(shè)備以實(shí)現(xiàn)降本等能力。此外，現(xiàn)場還展示了SR系列回流線、EVO7L大底動態(tài)噴膠、EVO7 生雞蛋力控雕刻等案例。

如今，天機(jī)已順利完成由機(jī)器人本體向視覺、核心零部件等產(chǎn)品延伸的戰(zhàn)略，而本次系列新品的問世，也預(yù)示著天機(jī)在“自有化”的道路又跨上了一個新臺階，為進(jìn)一步推動國產(chǎn)機(jī)器人核心零部件自主化留下濃墨重彩的一筆。

正如天機(jī)董事長陳曦在發(fā)布會上所言：“一直以來，我們堅(jiān)信機(jī)器人行業(yè)未來巨大的市場和技術(shù)進(jìn)步空間。伴隨著這樣的信仰，我們不斷迭代已有產(chǎn)品，豐富我們新的產(chǎn)品系列。”

此次天機(jī)新品發(fā)布會的主題為【Now to Future】，Now，即天機(jī)通過眾多不同行業(yè)大客戶的使用，奠定了其扎實(shí)的產(chǎn)品基礎(chǔ)，這六年來，天機(jī)累計(jì)出貨已經(jīng)過萬臺，產(chǎn)品持續(xù)穩(wěn)定在產(chǎn)線工作，在多個行業(yè)積累了豐富的應(yīng)用基礎(chǔ)和對行業(yè)的理解；In the future，天機(jī)將繼續(xù)探索更多新技術(shù)在新行業(yè)的新應(yīng)用，也將與合作伙伴在不同領(lǐng)域探索了很多可能，著重于機(jī)器人+運(yùn)動控制，幫助更多集成商與合作伙伴一起打造新的更有競爭力的產(chǎn)品，并在機(jī)器人+智能帶來更多的易用產(chǎn)品。