http://www.module-plc.com/
https://www.saulelectrical.com/
https://www.ymgk.com/flagship/index/30007.html
正月没过都是年!abb赶着元宵给大家送了份新年礼物,同步推出gofa和swifti系列协作机器人,再加上原先已有的双臂yumi和单臂yumi,abb在协作上的产品布局变得相当有意思。
本期就和大家聊聊,如果评价abb发布的两款协作机器人以及abb展示出来的产品布局。
本文内容均来自abb的公开资料以及根据其资料的猜测,若有说得不对的地方,欢迎留言指正。
abb协作机器人盘点
双臂yumi
作为abb发布的款协作机器人,大家现在已经非常熟悉,这款在2015年发布的协作机器人产品,在当时确实非常惊艳,更惊艳的是早在2011年yumi就拿到了德国红点“best of the best”设计大奖,人形双手环臂的招牌动作使其与人的距离更接近了一步。
即使放到现在,6年过去了,yumi仍是可圈可点。在中国可见的协作中,yumi也是可见的量产的双臂协作机器人。而且从设计角度来说,yumi居然采用的是倒推的方式,一开始就往难全的方向走,不但是协作,还是七轴;不但是七轴,还是双七轴;不但是双七轴,还带视觉;不但带视觉,电控柜还一体;不但机电一体,还有丰富的选配件。
所以双臂yumi发布后,才发布的单臂yumi。学霸都喜欢从难的题开始解么……
单臂yumi
单臂yumi其实就是双臂yumi取其一臂单独形成一款产品,电控柜自然也与本体分离了。二者手臂结构相同,下面我们详细看看单臂yumi的特点。
小负载。yumi的负载很小,只有500g,臂长也只有500mm,而且手臂不能承载,这也了yumi只能用于很小的工件的装配或分拣等。
高精度。yumi的重复定位精度是0.02mm,而其它品牌的协作机器人基本是0.1mm的级别。即使这几年其它家产品的精度陆续有,但也以0.05mm或者0.03mm居多,0.02mm堪比工业机器人。
非中空。yumi的高精度也与其关节设计有关,其并没有采用协作标配的中空无框电机+中空谐波+刹车+驱动器的设计,而是采用工业机器人常用的伺服电机+直插谐波的方式。
这种设计的优势明显,装配相对容易,刹车牢靠,电机成本也较低(当然不要跟国产比成本);相应的劣势也很明显,因为非中空,手臂里也没有驱动器,因此像工业机器人一样,从末端到基座,线缆的数量是叠加的,这样一个是了关节的旋转角度,另一个也给布线增加了难度。
从公开的图片中可以看到,其关节间应该是采用了双c形的布线方式,但细节上有不少工艺的设计。
低防护等级。因为非中空的缘故,yumi并没有追求高防护等级,只有ip30,这也与yumi面向的应用场景一般工况良好也有直接联系。
无力传感器。yumi并没有配备关节力传感器,而是采用电流环的方式实现力控,同时,为了,yumi的包裹了较软的材料。
许多体验过yumi的人都会觉得yumi的力控体验很好,以为有力传感器辅助,其实除了abb的力控算法实现得较好之外,另一个主要原因是yumi很小,所用的电机、减速机也小,摩擦力也小,因此动力学辨识相对更准一些。但是,因为没有力传感器,也就无法实现力控,因此我们看到的yumi的demo一直没有这一体现。
crb 15000
主角来了!crb 15000 是本次abb发布的协作之一,取名gofa,取义go faster, go further than ever。接下来,我们看看crb 15000 的特点。
外观简洁。crb 15000 相比yumi确实要弱得多(毕竟yumi颜值爆表),但从结构与配色来说,比较简洁。
构型上crb 15000 并没有采用现在市场上的ur构型,与yumi的构型更相似一些,主要是j3关节旋转轴与j4关节旋转轴不交叉,j5、j6关节旋转轴也不交叉,猜测除了j4关节放后面靠后之外,也可以比较好的避免奇异点。
负载5kg,臂长950mm。这个对ur5的针对性就很明显了,负载相同,臂长比ur5长100mm。但是末端线速度上感觉abb标得保守了,只有2.2m/s,而ur5是3m/s,实际应该可以更快。精度0.05mm相比ur5 0.03mm稍低一点,但是重复精度个人认为不太好直接对比数据,都是参考国标,但是测试手法可能不尽相同,结果就可能不太一样,因此不做评价。
指标灯与按钮。指示灯与按钮现在也算是协作的标配了,不过abb的灯的语言稍简单,这一点略失望(后面会再讲到)。对于按钮的设计,abb采用了自定义的方式,即6轴的2个由客户自定义按钮的功能,这个设计挺人性化。但是按钮为什么没有放到末端法兰而放到6轴这点是个小遗憾,因为按钮放到末端就可以实现单手示教编程,而放到6轴上,就可能双手配合操作了,当然放到末端也会增加设计难度,所以不知是因为设计难度的取舍还是有其他考虑。
不大的关节范围。不知出于什么缘由,crb 15000标称的关节范围只有±180°,这与iiwa相似,iiwa的关节范围还更小点。不知是否由于加了力传感器更线更复杂,所以布线更困难,不像ur 标正负360度。
老实说,ur这个标法也有点争议,一个是像2、3关节这种标了也没用,根本跑不到就自己打自己了,其它关节除了6轴,也会转这么大角度。关键的是,万一有个应用多个关节都要跑±360°,不知ur的线能扛多久。所以这一点上,abb的标法还是比较实在,不攀比。
带关节力传感器。根据介绍,crb 15000是带关节力传感器的,这表现了实现力控的硬件条件的已经具备了。不过目前对于这方面的展示也尚未看到。
易用性。作为协作机器人,容易上手自然不可少,abb凭借这么多年的积累与的研发能力,这一点自然不在话下。
crb 1100
刚看到发布会照片时愣了一下,这货看起来也不像协作啊,而且怎么看着这么眼熟。于是去查了下abb官网,这不正是前不久发布的 irb 1100么!
再仔细看了发布会介绍,原来如此。
这款协作采用了不同的策略,把速度与设计分离。常见的协作都是接触式,即由本体去感知人体碰撞时的力并且及时停止,不管是电流环控制,还是力传感器,还是电子皮肤,都是这个策略;即使是非接触式的电子皮肤,比接触式的稍好一点,但还是难以解决盲点的问题,毕竟此时人与本体直接接触或者距离很短,即使有的力控,万一机器人末端拿的是钢针而碰巧凑过去的是人的眼睛呢?而且协作机器人经常被诟病的就是其牺牲了效率与精度。
为了解决工业机器人与协作机器人中间这条鸿沟,crb 1100 就把速度与分离。速度方面,保留了工业机器人的设计,即crb 1100 其实就是irb 1100,只不过加上了四轴上做交互的灯,以及末端的“可拆卸引导式编程装置”,估计是个6d鼠标吧。于是crb 1100 可以工业机器人级别的 5m/s 以上,irb 1100 怎么用,它就怎么用。
而方面则是采用了激光扫描仪的方式。一开始看照片时,看见有个油菜黄的东西,怎么那么像a的激光雷达?再一查,好吧,正是sick的激光扫描仪 microscan 3。而且,前面说“油菜黄”也不是随便叫的,这可是叫法,是不是很有画面感。原理也有简单,就是通过激光扫描仪感知人体,没人时,运动,有人时机器人暂停。这样一来,既满足了工业需求的,也满足了协作的。
这种策略其实不是abb,之前讲过fanuc的大负载协作也采用了相似的策略,不但监测人体,表面还有缓冲材料,滴水不露,号称负载的协作机器人。但是小负载的机器人中,我所知道的能实现产品化的应该就abb这款了。
不过这款产品从认证的角度来说,确实通过了协作相关的条例,是一款的机器人,但若是细究协作的协同合作的话,这里也有点争议。毕竟看起来,这款产品其实相当于加了一个围栏,以前机器人是用铁围栏包起来,后来有了光栅,把门变成的,abb这是把“围栏”整个去掉了,变成的,但只要人一靠近机器人,机器人就停了,所以严格来说并没有人与机器人共享工作空间,甚至想到协同合作的地方。
当时这事也不能抬扛,前面讲即使有力控万一拿个针戳到眼睛也不得救,而crb 1100 要是末端拿到刀不小心甩飞出去,人又刚好走过,那也没防不胜防。要讲武德,不抬扛。
不过 crb 1100采用激光扫描仪确实也有盲区,sick这款产品扫描角度是275°,也就是说还有85°的范围是激光扫不到的,这个范围设计是人无法进入的,这也问题不大,本来crb 1100 这种构型就是非对称的设计,背面工作很少会用到,估计crb 1100 的手册会特别强调这块小空间的防护,不然万一客户忽略了这个盲区,后果不堪设想。
roberta
前面在介绍crb 15000的时候卖了个关子,说它交互灯的信息有点少,只是几个状态,能传达出来的信息是有限的。这是因为早在2015年的时候,除了yumi,abb还展示了另一款协作机器人——roberta。这次看到abb亮出了协作机器人家族合照才发现一直以来少了一个身影。
roberta是abb在2015年收购的一家初创公司gomtec的产品,当时跟yumi展出时,大家都在评论yumi与roberta形成了很好的搭配,yumi负载小,做精细动作,而roberta负载大,低,可以攻另一块市场。只是后来就没看到roberta的身影了,寻找roberta的信息,链接都会跳到abb的官网。然而,abb的官网上却没有roberta的一席之地,终还是别人家的孩子。
回到roberta身上,该系列目前查到有3个不同的负载,4kg,8kg,12kg。要注意这个负载定义对比ur还是相当有意思,ur早是有ur3、ur5、ur10,而roberta每一款都比ur负载要大一点。而且在2015年,12kg负载的协作机器人还未看到,也就这两年才有负载超过12kg的协作机器人出现。(fanuc等这种工业机器人变种来的不算),所以当年abb收购gomtec还是非常有眼光的。
另外,gomtec本身的背景也非常厉害,虽然只有25名员工,但创始人bernd gombert 在德国工作了十来年,他的项目之一是开发lbr。
是的,又是dlr,又是lbr!如果你对lbr不熟悉,没关系,你知道iiwa,协作机器人。所以真的非常有意思,智能协作机器人梯队中,iiwa、franka、非夕、思灵、roberta,都跟dlr有千丝万缕的关系,不是校友就是徒子徒孙,影响力可见一斑。
不过在力控上面,roberta并没有走他校友们的路线,没有加关节力传感器,而是采用电流环的方案,这也大概是为什么在2015时大家都说roberta。但若要力控,roberta也有扭矩传感器可选,满足了不同客户的需求。
来了,灯的问题。roberta在末端也有交互灯,但是像是流水灯,可以通过不同的颜色以及不同的闪烁方式表达不同的状态,相比单调的颜色变换要好看得多。
而且示教编程的交互也与其他家不同(据说用keba的系统),手臂末端并不是按钮,而是滑动或者说拔转的方式,具体可能得看看视频才比较清楚,很遗憾只亲眼看过一次,也没来得及弄清用的什么结构。
总的来说,roberta走的是亲民路线,与ur一样采用电流环,一样有扭矩传感器的选配适应不同需求,但是从外观设计与本体的交互设计来看,roberta还是走在ur前面,直到现在ur的本体上也没有灯也没有按钮,的交互都在示教器上做。可惜这么些年过来了,ur倒是凭借丰富的配件与不断的软件交互一飞冲天,roberta却淡出了人们的视线。
也不知道crb 15000 的设计是否有吸收了 roberta的技术,反正即使是放到现在,roberta系列的设计仍然非常有竞争力,而且个人认为即使有了crb 15000,roberta似乎仍能形成互补,竞争性价比上,roberta的设计要一些。
从abb的产品看战略
从abb的协作机器人家族来看,虽然本次发布的两款产品在技术上并没有太多惊艳的点,毕竟协作现在也不稀奇,所以从技术来说不算惊喜(这并不是在贬低这两款产品的技术,技术含量是很高的,特别是crb 1500 关节力传感器设计与标定,还有crb 1100 策略在软件上的实现都挺难,而是大家的abb的期待太高了)。
但从产品布局上,abb在协作机器人上的布局野心勃勃,让人服,不同负载,不同策略在不同产品上的上了,别人都是一条路,大多数也是先易后难,abb直接把赛道都占了。小孩子才做选择,大人我要!
这确实很abb,客户要什么我有什么。yumi满足了单双臂的小零部件生产;crb15000 满足了大负载长臂展的需求(估计crb 15000 后续应该也会变成不同负载与臂展的系列);而crb 1100就更实在了,满足了大部分看中协作的又嫌弃协作效率低的客户,而且按个人理解,crb 1100的策略可以套用到其他工业机器人上,这样的话,工业机器人与协作机器人之间这座桥就建立起来了,原来abb工业机器人的客户都是crb 1100的潜力客户,起来就容易很多(当然,会不会是影响因素还不好说,不知道crb 1100比irb 1100贵多少)。
单臂、双臂、电流环、关节扭矩传感器、接触式、非接触式、六轴、七轴,协作能想到的方向abb几乎都上了。有市场、有人、有钱、有技术、有眼光、有魄力,纵观业界也还没有哪一家能像abb这么铺赛道。且看豪横的abb后续如何发力,也许借用协作机器人,能与老大拼一拼,也未可知。
CDD32.003.C2.1 LUST servo drive
PCIE-6363 Multifunctional I/ O device
ACSM1-04AM-016A-4 Mechanical drive module
1756-CNBR/E Communication interface module
3HAC025338-004/06D main servo drive unit
1747-L552/C SLC 500 processor
3HAC7998-2 Cable
IS200ERRRH1A Redundant relay for exciter regulator
2711P-T10C15D1 Operator terminal
2711P-T10C15D1 Operator terminal
2711P-T10C15A1 Operator terminal
2711P-T7C15D1 Touch screen
UFC719AE101 3BHB003041R0101 Controller module
UGTMEM-03LBB11 22.5V servo motor
20BD8P0A3AYNAND0 Digital PWM AC driver
6FC5203-0AF02-0AA1 Siemens Operating panel
HE693SNP306AX Cable connector
QTERM-K65 Beijer panel installation man-machine interface
2711PC-T6C20D8 PanelView Plus 6 Compact 600 Graphics terminal
CIMREX60 BEIJER Operator Panel
NTCF23 Optical fiber communication terminal
F3322 Digital output module
F7133 4-channel power distribution module
6181P-15TP2KH integrated display computer
IS220PSVOH1A servo control package
8440-1715 SPM-D11 synchronizer WOODWARD
FC-TSAI-1620M Security manager system module
TSXP57204M SCHNEIDER Processeur TSX 57
IMDSO04 Digital slave output module
P0926JM FOXBORO Secondary power input
330851-02-000-060-10-00-00 Expansion sensor
330850-50-00 BENTLY NEVADA preprocessor
330854-040-24-00 Differential extension cable
1746-NIO4V Analog Input
1785-V40L Programmable controller
TRICONEX 3720 Communication Module 3721 3721C
PFTL101B 2.0KN 3BSE004185R1 Tension sensor
DS200SIOBH1ACA circuit board module
UTV-F2500HA Manipulator controller
6DD1661-0AB1 Communication component
MVME5500-0161 MPC7455 processor
DS200TBQCG1AAA RST Analog terminal board
T8451C T8451 Trusted TMR 24 Vdc Digital Output module
DS200TCCAG1BAA I/O TC2000 analog board
1788-DNBO DeviceNet daughter card
1794-ACNR15 Redundant control network adapter module
1794-OE4 Flex IO high density analog output module
20-VB00601 Drive board
2711-K10G9L1 Keyboard/Touch Operator interface Terminal
2711-NM15 B Series Memory card
2711-T10C10 Standard operator terminal
2711-NM28 8MB Flash ATA card
TSXDSY64T2K Discrete output module
2711-T10G8L1 1000 control terminal
2711-T5A8L1 Man-machine interface (HMI) equipment
3BHB045647R0001 UNL14300 module
3BHB045647R0003 Module
3BHB045668R0008 Module
DDC779BE02 3BHE006805R0002 Motherboard module
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