电子制造展|工业机器人的“超能力”是如何炼成的？

车身车间，焊接机器人把一堆零部件依次组装、焊接……总装车间，机器人准确地找到不同车型对应的发动机，运送到生产线上……这种充满科技感的智能化生产场景已逐步融入汽车制造中。凭借高效、精确和灵活的特点，工业机器人正驱动着汽车制造、3C电子、金属加工等制造业格局的转变。电子制造展小编觉得，在未来，工业机器人将成为未来产业新赛道的先导力量。

工业机器人是指广泛用于工业领域的多关节机械手或自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种加工制造功能。

作为制造业大国，我国对工业机器人的需求旺盛，连续11年成为全球第一大工业机器人市场。工业机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科技术于一体，产业链覆盖广，技术难度大，需要强大的核心零部件作为支撑。这其中，减速器、伺服系统、控制器在内的核心零部件扮演着关键的角色，占将近80%的比重。

如何让工业机器人成为“智能工人”，在“大脑与四肢”驱动方面获取持续不断的源动力，高性能硬件的需求成为了避不开、绕不过的问题。

“大脑般的存在”：控制系统

当工业机器人接收到一个具体的任务，比如“取物料”，需要通过“大脑”读取这个任务，指挥自己的肢体，做出相应的行动。这个“大脑”就是控制系统，其核心零部件则是主控芯片，赋予机器人行为的能动性。

随着机器人在位置、速度、动作顺序等控制方式上更加复杂、精细和智能化，这对机器人控制器的功能、性能和接口提出了新的挑战，高性能和高集成度的MCU成为机器人主控芯片的主流方案。

在更先进工艺下设计的MCU，采用更高性能的内核，其性能将得到大幅度提升，同时将部分核心控制算法进行硬件化加速，内置更高精度的ADC等，在提升机器人控制响应速度和精度的同时，还可降低系统成本。海外多家MCU厂商已经在机器人领域布局较早，形成了系统性的解决方案，如意法半导体、瑞萨电子、NXP、德州仪器、英飞凌等。

“灵活敏捷的四肢”：伺服驱动系统

机器人能跑能跳，能上下楼梯，端茶倒水的秘密武器是什么？ 答案是伺服驱动系统。

伺服驱动系统是实现机器人运动能力的核心部件，在机器人系统中的功能等同于人体的关节组织，可实现精确定位与精准运动。伺服驱动系统由伺服驱动器、伺服电机、编码器三部分组成，决定了工业机器人的响应速度、负载能力、控制连续性、调速范围和运行稳定性。

近年来伺服系统市场快速增长。单就伺服电机而言，2022年中国市场规模已经达到181亿元，仍保持高速增长。伺服驱动器+电机一般安装在机器人的关节处，关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所需使用的伺服驱动器和电机的数量就越多，要求也更高。

“眼观六路，耳听八方”：感知系统

在智能化的制造场景中，我们会发现工业机器人有很多“类人”属性，比如可以灵巧地躲避障碍物，会听，会交流。其“智慧”的密码在于，工业机器人成熟的感知系统。

感知系统的基础硬件单元是由不同种类的传感器构成，通过收集不同的测量信息，并进行数据处理，输送到视觉、视觉、触觉等不同的感知算法，为后续识别、预测和规划提供有力支持。

一般而言，工业机器人传感器分为内部传感器与外部传感器。内部传感器主要用来检测机器人本身状态（如手臂间的角度），多为检测位置和角度的传感器。

“看不见的动力源”：以太网PHY

作为生产制造体系的一部分，工业机器人从不是孤立存在的，而是需要通过可靠强大的无线或有线通信解决方案，与整个智能制造系统融合为一个整体。低功耗、高可靠性、可扩展的工业以太网连接，都是重要的支撑技术。

以上就是电子制造展小编整理的内容，想了解更多，推荐您来参观电子制造展。

文章来源：中智机器人智能制造学院