Универсальный коллаборативный робот для шлифовки мебели и полировки деревянных панелей, промышленный манипулятор с грузоподъемностью 7 кг.

На традиционных заводах промышленный робот обычно выполняет только одну задачу: повторяет одну и ту же траекторию в течение 8 часов каждый день. Это эффективно, но требует соблюдения жестких требований. При изменении типа продукции профессиональным инженерам приходится тратить несколько недель на перепрограммирование и отладку, что приводит к значительным затратам.

Однако коллаборативные роботы были специально разработаны для решения этой задачи. Концепция их проектирования основана на принципах: быстрое развертывание, гибкая переналадка производства и взаимодействие с людьми.

  а. Ограничение мощности и силы: Встроенные датчики крутящего момента отслеживают крутящий момент в каждом суставе в режиме реального времени, что позволяет устанавливать пороговые значения силы столкновения ниже пределов биомеханической устойчивости человеческого организма.

  b. Контролируемая остановка с повышенным уровнем безопасности: оснащена встроенными функциями блокировки ввода/вывода для обеспечения безопасности.

  c. Speed and Separation Monitoring: Enables real-time adjustment of motion speed via a safety PLC.

  d. Repeatability: ±0.02 mm

  e. Collaborative robots are ideally suited for flexible manufacturing environments characterized by high-mix, variable-batch production—such as laser marking of medical devices, precision assembly, and optical inspection. While maintaining industrial-grade repeatability, they provide a collaborative workspace between humans and machines that is unattainable with traditional robotic systems.

The application value of collaborative robots is based on three major technical pillars: torque control, visual guidance, and flexible deployment. Below, we will comprehensively analyze their application directions from a technical perspective. 

I. Precision Assembly and Force Control Technology

Traditional rigid assembly has extremely high requirements for positional accuracy. Even a slight deviation can lead to damage. Collaborative robots adopt a force/position hybrid control method, where the end effector can immediately sense the contact force and actively adapt to it. Typical applications include insertion of electronic connectors and bearing press-fitting. The force control accuracy can reach ±0.5N, and the gap tolerance has been relaxed from 0.01mm to 0.1mm, significantly reducing the requirements for the positioning accuracy of the front end. 

II. Surface Treatment and Adaptive Grinding

The workpiece blank has a ±1mm dimensional tolerance, which is difficult for traditional position control robots to handle. The collaborative robot maintains a constant contact force between the tool and the workpiece surface through constant force control, automatically compensates for trajectory deviations, and is suitable for scenarios such as grinding of car bumpers, polishing of bathroom hardware, and sanding of wood products. 

III. Machine Vision Guidance and Zero-Teaching Grasping

The collaborative robot equipped with 2D/3D cameras achieves visual servoing through hand-eye calibration. The deep learning model can identify the pose of scattered and stacked workpieces and plan the grasping trajectory in real time. During product changeover, only the visual model needs to be switched, reducing the programming time from several hours to minutes. It can also be used for quality control tasks such as product appearance inspection, size measurement, and OCR character recognition. 

IV. Mobile Collaborative Composite Robot

The collaborative arm is mounted on the AMR chassis to form an integrated "hand-eye-foot" system. It is suitable for cross-workstation material handling and operation scenarios, such as in the automatic machining line: The AMR moves to the CNC machine, the mechanical arm grabs the blank and feeds it into the spindle, and after completion, the finished product is taken out and sent to the inspection station. Communication uses 5G + OPC UA to achieve millisecond-level collaboration. 

V. Постобработка при лазерной обработке и аддитивном производстве

Коллаборативные роботы работают совместно с лазерным оборудованием для выполнения резки, сварки, маркировки и очистки. В области медицинских изделий высокоточные коллаборативные роботы используются для лазерной маркировки UDI-кодов; при постобработке 3D-печати они применяются для удаления поддерживающих структур и финишной обработки поверхности. 

VI. Укладка на поддоны, снятие с поддонов и упаковка.

Коллаборативные роботы подходят для задач паллетирования и депаллетирования на различных логистических складах и в конце производственных линий. Они могут автоматически распознавать коробки разных размеров и укладывать их в соответствии с заданными схемами, заменяя ручную тяжелую работу и снижая риск производственных травм. 

Технологический путь развития коллаборативных роботов, от «повторяющихся действий в фиксированных положениях» до «адаптации к окружающей среде и разнообразным задачам», позволил им соответствовать различным сценариям применения, обеспечивая большое удобство.