中國是制造業大國,具有完整的工業鏈體系,產能非常集中。而與之矛盾的是人口紅利地逐漸削弱導致人工成本不斷上升,因此制造業自動化得到快速發展。工業機器人的身影也越來越多地出現在各個工廠車間。作為工業機器人的動力來源——數字油缸也逐漸從幕后走向臺前。
一般工業機器人有機械本體(機械手)、驅動系統和控制系統三大基礎構成部分。本體即機座和執行機構,包括臂部、腕部和手部,有的機器人還有行走機構(腿部)。大多數工業機器人有 3-6 個自由度,腕部一般有 1-3 個自由度。機器人的驅動系統包括動力裝置和傳動機構,這部分組成是用來控制執行機構執行相應的動作;控制系統是按照已輸入的既定程序對驅動系統和執行機構發出指令信號,并進行控制;此外,工業機器人還安裝有內外傳感器,包括視覺傳感器、聽覺傳感器以及嗅覺傳感器等,用來檢測機器人自身工作狀態和探測外部工作環境,類似于人的眼睛、耳朵、鼻子等感知部位。
數字油缸在工業機器人的應用主要體現在驅動系統上。數字油缸也叫集成化數字伺服系統。它結合了伺服電機和絲杠的優點,采用缸和閥一體化結構。與傳統伺服系統相比,數字油缸省卻了方向閥、方向閥、流量閥等液壓元件,電器上也無需行程開關、繼電器等元件,安裝更為簡潔,減輕了工業機器人的重量,簡化了工業機器人的結構。
數字油缸由數控系統直接編程控制,數字化控制可使機器人作執行準確到位,作業效率和質量都得到大幅提升。例如在汽車整車廠的焊接車間,十幾臺工業機器人需要在兩分鐘內對一輛汽車的幾千個焊點進行準確焊接,因此對每個點焊工位上的機器人的機械性能要求極高,甚至針對不同車型還需開發單獨的控制和操作系統。使用數字油缸不僅能提升機器人的動作精度,還能簡化機器人控制和操作系統的開發過程。
由于技術水平的限制,我國本土生產的工業機器人數量還不多。作為其驅動系統的重要一環,高精度數字油缸的國產化在一定程度上能推動我國工業機器人技術的快速發展,數字油缸在工業機器人上的應用也會越來越廣。