小型裝配機器人如何選擇

寂靜天花板

小型裝配機器人為從焊接到包裝在內(nèi)的不同行業(yè)、規(guī)模各異的制造商提供了新的選擇。本期通過考察小型部件組裝機器人，比較了不同品牌的擁有成本，以便為制造商、機器生產(chǎn)商和系統(tǒng)集成商提供指導(dǎo)，幫助他們選用合適的機器人。
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現(xiàn)在，正是小型組裝機器人發(fā)展迅猛的時機。越來越多的企業(yè)發(fā)現(xiàn)了在制造、包裝和其它工業(yè)流程中使用這類機器人的優(yōu)勢。但是，現(xiàn)在市面上可供的機器人同樣也給潛在購買者帶來挑戰(zhàn)：如何評估并比較眾多品牌的擁有成本，為自己的投資作出明智的抉擇？本文試圖通過下列影響機器人擁有成本的因素，來回答這一問題，為購買者提供有用的信息，給他們的評估給予指導(dǎo)。而這些因素，有的是明顯的，有的則是隱性的。

小型裝配機器人的定義

小型裝配機器人是一類四軸平面關(guān)節(jié)型和六軸關(guān)節(jié)式機械手。這些小型組裝機器人可執(zhí)行各種不同任務(wù)，而不僅限于裝配。包括制造、包裝和其它工業(yè)流程中的各種功能，如組裝、分散、封裝及鑄封、磨削、嵌入、檢驗、貼標(biāo)、裝卸、激光焊接、機器看護、機加工、材料處理、材料去除、擰螺母、包裝成型、部件精整、堆放、拋光、壓裝、產(chǎn)品嵌入、螺桿驅(qū)動、釬焊、點焊、表面處理、測試和超聲波焊接。

+ @1 ~; L0 D# m) V% ~& u本文中，小型組裝機器人是指最大有效載荷為20kg（44磅）、最大尺寸為1300mm（51英寸）的機器人。而大型機械手采用不同類型的馬達(dá)、手臂和關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及維護要求，對擁有成本的考慮會有所不同。

( E/ a: H4 X6 l( e, m! N: P' O初始硬件和軟件成本

! b# j$ S2 _; x4 Y$ y與任何類型的設(shè)備一樣，要想比較不同品牌機器人的成本高低，需要了解最初報價中包含哪些配置，哪些又是后加的。

◆機器人和控制器：一些生產(chǎn)商將機械手和控制器一起銷售，而有些則不把控制器放在基礎(chǔ)報價中。
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7 j- L2 R0 d# z" t& V, _◆控制器功能：有些生產(chǎn)商提供的控制器預(yù)先所有的功能都被激活，而有些生產(chǎn)商的軟件和硬件則需要獲得許可，一些單獨的功能如造粒、避免奇點和碰撞檢測的激活等需要收取售后費用。同時還可能因擴展I/O（輸入/輸出）功能、進行版本更新和許可續(xù)期等收取額外費用。
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  X) _. H5 Z" b& r5 J◆示教盒：有一個硬件不是必須，但大多數(shù)購買機器人的用戶會采購的是示教盒。這是一種非常方便的手提式控制盒，用于為機器人編程。示教盒一般不包含在機器人組件的基礎(chǔ)價格中。

/ c- O. d$ c; E◆機械手末端工具及視覺系統(tǒng)：所有機器人都需要一些機械手末端工具（末端器）。根據(jù)應(yīng)用的不同，也可能需要視覺系統(tǒng)。這兩者一般會與機器人分開報價。除了機械手末端工具和視覺系統(tǒng)硬件成本外，還需要確定它們是否可以方便地與機器人整合在一起。

8 M' Y& P9 L4 g2 h1 ]◆安裝固件：如果機器人被安裝于水平或倒置位置，可能需要特殊的固件，這通常也會產(chǎn)生額外的成本。
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0 q0 u1 M7 H/ w$ g  G0 f◆軟件：有些制造商會以較低的基價提供編程軟件包，但升級單獨功能如3D 仿真、遠(yuǎn)程控制、機械手順應(yīng)控制、碼垛和噴涂等的費用則比較昂貴。而其它制造商會把這些功能作為標(biāo)準(zhǔn)配置。

+ _# \$ m7 Z# j, X◆培訓(xùn)：大部分制造商會提供免費培訓(xùn)。但對客戶收取的費用，包括對員工花費的非生產(chǎn)性時間和差旅費用在內(nèi)，差異會很大。

& A, C+ |8 X/ h長期成本
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* L2 s4 \/ g/ @7 I. ?+ r, q- c: f( l長期成本占據(jù)了機器人擁有總成本的大部分。因此，理解這些成本的每一部分，并在購買的早期階段向制造商了解清楚極為關(guān)鍵。

  `: O$ B# ~3 {, S3 E◆維護：機器人的維護需求差別很大。除了維護成本本身外，由于頻繁進行費時的維護工作而導(dǎo)致停機會顯著增加擁有成本。

◆電話支持：有些制造商在提供電話支持前，要求簽署服務(wù)合同，而有些則會免費提供常規(guī)的電話咨詢服務(wù)。
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6 x$ v# W4 L+ ^+ e◆可靠性和壽命：傳統(tǒng)上，許多制造商會采用平均故障間隔時間（MTBF）作為衡量機器可靠性和壽命的基本指標(biāo)。但人們開始認(rèn)識到，故障間隔周期中越來越多的聯(lián)合循環(huán)次數(shù)是更重要的數(shù)據(jù)。

7 N/ I7 W1 C; ]- w; V0 I" a◆時效性：有些制造商每隔幾年就會推出新的機器人和控制器型號，并很快就停止對舊型號的支持。由于過早淘汰而不得不用新的機器人替代成為擁有成本提高的重要因素。其它制造商會在舊型號停止生產(chǎn)十年之內(nèi)為老型號提供支持。
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  ]7 F. u& G! b, j+ x  F- s% F◆速度和生產(chǎn)率：當(dāng)所有其它因素一樣時，機器人的速度就起到?jīng)Q定性的作用。相同壽命的機器人每小時完成循環(huán)的次數(shù)越多，通常會比其它初始成本低、但性能水平較差的機器人的擁有成本低。
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# q0 q. V5 @# {+ O- u2 S◆能耗：重量輕、高效設(shè)計的機械手要求的能耗低，因此它們的馬達(dá)消耗的電流少。長此以往，可以節(jié)約大量的成本。
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2 c: D* w6 _" ?7 _' y' S6 k選擇機器人需要考慮的8 個注意事項：
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- T% t* r$ Y( E◆制造商的經(jīng)驗和專業(yè)能力：要找的制造商應(yīng)是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)，他們的機器人已經(jīng)經(jīng)受了時間的考驗。小型、高速、大力矩機器人有其獨特的設(shè)計挑戰(zhàn)。專業(yè)于此類機器人的制造商很可能擁有其它生產(chǎn)商并不具備的專業(yè)能力。

◆制造商類型：機器人制造商可分為兩種基本類型。（1）主要業(yè)務(wù)是銷售機器人；（2）主要業(yè)務(wù)是生產(chǎn)和銷售其它類型的產(chǎn)品，為此他們制造自己設(shè)計和構(gòu)建的機器人。第二種生產(chǎn)商往往需要依靠自己的機器人來保持產(chǎn)品在市場上的競爭力。因此，他們可能會設(shè)計出具有生產(chǎn)效率最高、工作壽命最長、維護要求最低的機器人。
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◆最大允許轉(zhuǎn)動慣量：找到具有最大允許轉(zhuǎn)動慣量的機器人，看它的作用力有多大。最大允許轉(zhuǎn)動慣量越大，機器人越容易將特定有效載荷的部件提起，減少馬達(dá)的壓力，從而延長工作壽命。
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◆連續(xù)的生產(chǎn)周期時間：在比較機器人循環(huán)時間時，應(yīng)確定所給的數(shù)據(jù)是持續(xù)工作時間，還是一小時內(nèi)或不到一小時間的短時間爆發(fā)。如果是后者，則機器人在正常作業(yè)時，一般速度會慢一些，從而降低了生產(chǎn)率。

# |" J8 n0 ?2 b( X6 j( K& h◆緊湊、高效的機器人設(shè)計：占地面積較小的緊湊的機器人設(shè)計使得整合更容易，從而節(jié)約了昂貴的工廠占地面積。另外，隱藏的空氣和電氣線路的設(shè)計可以避免線路與其它設(shè)備相互干擾，并防止它們受到磨損和損壞。

◆機器人控制器特性：期望機器人控制器所具有的特性包括：尺寸小、重量輕、加工速度快、模塊可擴展，不需要購買新的控制器，即可適應(yīng)更多周邊設(shè)備的要求、容易與視覺系統(tǒng)PLC 或其它設(shè)備集成、容易維護。
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7 @2 R0 X- i8 ?/ y; F0 {' Z  o◆可支付得起的離線編程軟件：一般而言，大多數(shù)應(yīng)用不難編程。確保提供的離線編程軟件不會包含不必要的昂貴的先進特征。
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  [5 ]0 Q/ r2 Z1 H( @0 N$ i◆安全規(guī)范：為了保護員工，將公司的責(zé)任限定在一定范圍，確保機器人符合當(dāng)前所有安全規(guī)范。

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