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DELTA是并聯(lián)結(jié)構(gòu)中極少數(shù)被商業(yè)化的構(gòu)型之一。之前講過(guò)，自從DELTA的專(zhuān)利過(guò)期后，不管?chē)?guó)內(nèi)還是國(guó)外，做DELTA的公司就越來(lái)越多，每次去展會(huì)都能看到兩三家新的出來(lái)，而且設(shè)計(jì)的起點(diǎn)也越來(lái)越高。然而，不幸的是，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，DELTA的在中國(guó)的出貨量雖然一直在增長(zhǎng)，卻一直沒(méi)有爆發(fā)，在出貨量上，一直是國(guó)外那幾個(gè)大佬總掉了絕大部分，國(guó)產(chǎn)DELTA的占比實(shí)在少得可憐。 那么，到底是什么問(wèn)題導(dǎo)致DELTA的推廣進(jìn)程比較慢，特別是國(guó)產(chǎn)DELTA為什么不像SCARA那樣發(fā)展迅速呢？DELTA難在哪里？看我一一道來(lái)。 ![]() 1、應(yīng)用場(chǎng)景 DELTA的性能特點(diǎn)就是一個(gè)字——快。而且這個(gè)快跟SCARA還不一樣。SCARA是串聯(lián)機(jī)器人，在短距離的運(yùn)動(dòng)中，SCARA可以達(dá)到甚至超過(guò)DELTA的速度，但是當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離變長(zhǎng)時(shí)，DELTA的優(yōu)勢(shì)就顯示出來(lái)了。因?yàn)镈ELTA不存在像SCARA的左右換手問(wèn)題，可以在整個(gè)運(yùn)動(dòng)空間里高速運(yùn)動(dòng)，這就是DELTA的優(yōu)勢(shì)所在。 為了達(dá)到快的目的，DELTA的運(yùn)動(dòng)部件都是輕量化設(shè)計(jì)，而且負(fù)載一般也比較小，超過(guò)3KG對(duì)DELTA來(lái)說(shuō)就算是大負(fù)載的類(lèi)型了。 在重復(fù)定位精度方面，DELTA是比較弱一點(diǎn)，一般是在正負(fù)0.1mm左右。當(dāng)然，像前面文章里講到的那一家把小型DELTA重復(fù)定位精度做到u級(jí)的令人發(fā)指的廠家除外。 小負(fù)載，低精度的特點(diǎn)決定了DELTA的特別合適于包裝行業(yè)的分揀，可能是五金分揀、食品、包裝等等。這類(lèi)應(yīng)用的特點(diǎn)是快，而精度要求不高。然而，不幸的是，這些個(gè)行業(yè)目前還都是勞動(dòng)密集型行業(yè)，小作坊特別多，非標(biāo)設(shè)備在這些行業(yè)非常成熟，所以當(dāng)前對(duì)機(jī)器人自動(dòng)化的需求沒(méi)有那么迫切，推廣較慢。 ![]() 2、成本問(wèn)題 這也是比較尷尬的問(wèn)題。DELTA雖然功能強(qiáng)大，但是在成本上偏高一些，所以在DELTA跟SCARA都可以使用的情況下，DELTA經(jīng)常就被SCARA打敗了。而DELTA因?yàn)榇_實(shí)比較特殊，想到達(dá)到較高的性能，在成本上跟SCARA確實(shí)沒(méi)得拼，這個(gè)我們?cè)诤竺娴募夹g(shù)問(wèn)題將會(huì)詳細(xì)講。 總之，經(jīng)常出現(xiàn)的情況是，客戶(hù)對(duì)DELTA的性能很滿(mǎn)意，但得知DELTA的價(jià)格卻只是望錢(qián)興嘆。 ![]() 3、技術(shù)瓶頸 這個(gè)也是我們今天要講的重點(diǎn)。雖然DELTA的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一目了然，似乎很簡(jiǎn)單，但是在很多細(xì)節(jié)方面，還是有很多技術(shù)難點(diǎn)，國(guó)產(chǎn)DELTA在這些方面有的已經(jīng)有所突破，有的還在努力當(dāng)中。 我們先簡(jiǎn)要講講應(yīng)用方面。 DELTA的應(yīng)用當(dāng)中最常用的兩個(gè)功能是視覺(jué)跟傳送帶，最典型的應(yīng)用是視覺(jué)定點(diǎn)取定以及傳送帶跟蹤取放。沒(méi)有了視覺(jué)的DELTA應(yīng)用總覺(jué)得有點(diǎn)缺陷似的。 然而視覺(jué)與跟蹤正是國(guó)內(nèi)的軟肋，一個(gè)是頂級(jí)的視覺(jué)公司很少，一個(gè)是傳送帶跟蹤的穩(wěn)定性和精度參差不齊。這里很大的區(qū)別不在硬件，而在算法，即軟實(shí)力，因此，在這兩項(xiàng)上沒(méi)有突破，DELTA的應(yīng)用就很難推廣。 簡(jiǎn)單講了軟實(shí)力，下面的篇幅，我們就留給今天的重點(diǎn)干貨，DELTA本體之難在何處？？ ![]() DELTA基本構(gòu)造 上圖是我找到的公開(kāi)的比較詳細(xì)指示DELTA各部位的圖，來(lái)自QKM官網(wǎng)用戶(hù)手冊(cè)，還有維護(hù)手冊(cè)，接下來(lái)我們的講解插圖都主要來(lái)自于這兩本手冊(cè)。有的部件各家叫法不一，有的部件并不是各家都有，在本文里，我們就統(tǒng)一以上面的來(lái)說(shuō)。 總的來(lái)說(shuō)，DELTA本體基本上由基座、主動(dòng)臂、從動(dòng)臂、旋轉(zhuǎn)軸、動(dòng)平臺(tái)這幾個(gè)部分組成。其中主動(dòng)臂和從動(dòng)臂各有3套，形成3條運(yùn)動(dòng)鏈，加上動(dòng)平臺(tái)，實(shí)施空間內(nèi)的XYZ平移，而旋轉(zhuǎn)軸則實(shí)現(xiàn)繞Z軸的旋轉(zhuǎn)。 ![]() 基座 一般來(lái)說(shuō)，成熟的廠家的DELTA基座都是一體式鑄造而成，一體鑄造可以使基座更穩(wěn)定，更美觀，但是機(jī)加成本較高，特別是3個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈需要呈120度均勻分布，加工可能需要上4軸半機(jī)床或者五軸機(jī)床。 而為了降低成本，或者在研發(fā)早期設(shè)計(jì)還不穩(wěn)定的時(shí)候，廠家會(huì)采用機(jī)加拼接或者分體鑄造的方式來(lái)組合成基座。優(yōu)勢(shì)自然非常明顯，在成本上要便宜得多，然而要克服的問(wèn)題也很多，比如如果要做到IP65，那連接處的防護(hù)就在做得很好；比如在做到120度均分，就需要有精度非常高的工裝來(lái)保證；再比如DELTA高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，振動(dòng)會(huì)很大，如何保證連接的螺釘長(zhǎng)期不會(huì)松動(dòng)甚至斷裂，基座的螺釘松了或者斷了，那可不是鬧著玩的。 12年左右國(guó)內(nèi)DELTA剛剛起步的時(shí)候，大部分國(guó)產(chǎn)廠家都采用機(jī)加或者分體鑄造，QKM也是其中之一，我至今仍然保留著當(dāng)初第一、二代樣機(jī)的照片，剛做出來(lái)時(shí)覺(jué)得很漂亮，現(xiàn)在反回去看實(shí)在慘不忍睹�。� ![]() 減速機(jī) 以四軸DELTA來(lái)說(shuō)，DELTA一共有4個(gè)減速機(jī)，三個(gè)主動(dòng)臂的減速機(jī)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的減速機(jī)。因?yàn)闇p速比小，所以絕大部分廠家都會(huì)使用行星減速機(jī)，極少部分會(huì)使用諧波或者RV減速機(jī)。 然而，以行星減速機(jī)來(lái)說(shuō)，雖然行星減速機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，廠家也非常非常多，但是真正能使用在DELTA上卻是屈指可數(shù)。為了保證DELTA的精度，行星減速機(jī)需要采用背隙1弧分以下的。就這一點(diǎn)就足以把國(guó)內(nèi)90%以上廠家；然后再看標(biāo)稱(chēng)1弧分的是加工出來(lái)的還是挑出來(lái)的，因?yàn)橛行⿵S家是通過(guò)從一批齒輪中挑出精度更高的配合裝成1弧分的減速機(jī)，這又得放棄一批；然后我們?cè)賮?lái)看穩(wěn)定性，剩下的就沒(méi)幾家了。 目前我所知道的在1弧分以下行星減速機(jī)做得最好的就是德國(guó)的ALPHA了。很典型的德國(guó)品質(zhì)，精度杠杠的，當(dāng)然，這價(jià)格也是杠杠的，所以國(guó)產(chǎn)品牌中估計(jì)很少能用上這種奢侈品。 除了德系，國(guó)內(nèi)大部分會(huì)選用的就是日系跟臺(tái)系了。比較出名的也就那么幾家可選。這里就不一一列舉了。 4 b6 O- }5 |$ l: e# p
![]() 主動(dòng)臂 看似非常簡(jiǎn)單的部件，主要就分兩種工藝，一種就是全身采用鋁合金制作，另一種就如上圖那樣采用鋁合金和碳纖維組合而成。 從圖上看，主動(dòng)臂的覺(jué)得確實(shí)是太簡(jiǎn)單的，就兩個(gè)鋁塊中間夾個(gè)碳纖維管再加兩個(gè)球頭，沒(méi)了。這個(gè)時(shí)候就得看細(xì)節(jié)了。比如碳纖維的粘接就有一定技巧，采用什么樣的膠水，什么樣的工藝，什么樣的碳纖維才不會(huì)容易斷、開(kāi)膠、膠不滿(mǎn)、膠溢出等等問(wèn)題都有講究。另外如果保證球頭中心到主動(dòng)臂中心的距離、如果保證兩個(gè)球頭中心的距離、如何做主動(dòng)臂的標(biāo)定~~~這些是客戶(hù)看不到的，但是廠家會(huì)關(guān)注的真真切切影響DELTA性能的地方。 ![]() 從動(dòng)臂 講這個(gè)就有意思了。從動(dòng)臂從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)也是非常簡(jiǎn)單，但是這里面卻有很多廠家想要破解的小秘密。這里面就有不少有意思的小故事。 故事1：2013年11月，QKM的DELTA第一次在工博會(huì)亮相。有意思的事，有不少人過(guò)來(lái)問(wèn)我們代理的是國(guó)外哪個(gè)品牌的機(jī)器人。因?yàn)槟菚r(shí)候，國(guó)內(nèi)把DELTA做得像一個(gè)產(chǎn)品的廠家確實(shí)很少。 故事2：同樣在2013年工博會(huì)，很多同行會(huì)相互到各家展臺(tái)參觀。我們分辨友商與客戶(hù)的一個(gè)有意思的辦法是，如果是友商，很多會(huì)問(wèn)，你們?cè)趺唇鉀Q球頭磨損問(wèn)題？你們?cè)趺唇鉀Q彈簧斷的問(wèn)題？一開(kāi)始我們也一臉懵逼，后來(lái)才知道原來(lái)這就是DELTA的共性問(wèn)題，每一個(gè)廠家都要面對(duì)這些坑。 在球關(guān)節(jié)與彈簧上面，我們當(dāng)然也遇到了磨損跟彈簧斷裂的問(wèn)題，這在研發(fā)初期就發(fā)現(xiàn)了，而且這個(gè)問(wèn)題最頭疼的地方就是短期內(nèi)是看不出來(lái)的，就不知道什么時(shí)候突然就出問(wèn)題了。所以，我們采用了最笨的方法——測(cè)試。老老實(shí)實(shí)按照實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)了幾個(gè)測(cè)試平臺(tái)，根據(jù)可能的方案制作不同的材料跟設(shè)計(jì)，然后就是一直測(cè)一直測(cè)，一測(cè)就是半年。沒(méi)有什么特殊方法，沒(méi)有什么高深的理論，就是老老實(shí)實(shí)花了半年多做各種各樣的測(cè)試，直到最終磨損控制得很小，彈簧不再斷，完事兒。所以到目前為止，雖然關(guān)節(jié)跟彈簧我們都定義為易損件，但到現(xiàn)在還沒(méi)有出貨的DELTA需要換球關(guān)節(jié)的，磨損非常慢，而彈簧，由于異常碰撞導(dǎo)致的損壞發(fā)現(xiàn)過(guò)，但正常使用把彈簧拉斷的也一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)。 所以，前面把時(shí)間都花足了，再把產(chǎn)品推出去，后面的時(shí)間反而會(huì)省很多。 8 r; n4 Z4 n( Z8 L1 |: c; q
![]() 旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)軸就由一套花鍵軸和兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)組成�；ㄦI軸是標(biāo)準(zhǔn)品，這個(gè)沒(méi)什么可講的，能做這個(gè)的廠家也就那幾家，我們都測(cè)過(guò)，按價(jià)格論品質(zhì)就是了。 萬(wàn)向節(jié)雖然市場(chǎng)也有很多標(biāo)準(zhǔn)品，但是我們測(cè)過(guò)不少品牌都掛了，要不就是壽命短，要不就是角度不夠大，后來(lái)被逼得實(shí)在沒(méi)辦法了，只能自己做。萬(wàn)向節(jié)是一個(gè)利潤(rùn)很薄的東西，所以在量不是很大的情況下，自己做萬(wàn)向節(jié)是不劃算的，無(wú)奈標(biāo)準(zhǔn)品一次又一次地讓我們失望，太不耐折騰了，只能硬著頭皮自己做了。前前后后也是做了好多次改版才最終定下設(shè)計(jì)并測(cè)試通過(guò)。不過(guò)略遺憾的是，萬(wàn)向節(jié)暫時(shí)還沒(méi)有做到快裝快拆。要做到拆裝快又滿(mǎn)足精度跟壽命，確實(shí)很困難，當(dāng)年測(cè)了幾個(gè)方案都失敗了，考慮到拆裝的頻率極低，最終還是放棄了。 旋轉(zhuǎn)軸其實(shí)除了使用花鍵軸，還有其他幾種不同的形式，在之前有文章里有提過(guò)，有些方案我們也測(cè)過(guò)，最終選用花鍵軸是最理想的，而且別看采用了標(biāo)準(zhǔn)花鍵軸，這里面還有一項(xiàng)非常重要的發(fā)明專(zhuān)利，解決旋轉(zhuǎn)軸的一個(gè)大問(wèn)題。只是出于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，這里就不方便細(xì)說(shuō)了。 ![]() 動(dòng)平臺(tái) 動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)要講的不多，最主要的就是兩點(diǎn)，一個(gè)是壽命，一個(gè)是IP防護(hù)，特別是如果用到食品行業(yè)的話。 動(dòng)平臺(tái)有一個(gè)比較有意思的設(shè)計(jì)就是ABB的動(dòng)平臺(tái)，采用了氣室的設(shè)計(jì)，即在負(fù)載旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，氣管是不需要跟著負(fù)載旋轉(zhuǎn)的，這樣的話氣管就整潔多了，也不怕纏繞導(dǎo)致動(dòng)平臺(tái)脫落等問(wèn)題。 另一個(gè)特殊設(shè)計(jì)就是ADEPTA的動(dòng)平臺(tái)，因?yàn)槭撬臈l鏈，所以沒(méi)有旋轉(zhuǎn)軸，而第四軸的旋轉(zhuǎn)是靠動(dòng)平臺(tái)上的特殊設(shè)計(jì)來(lái)控制角度，有專(zhuān)利，所以市場(chǎng)上除了他們家也沒(méi)見(jiàn)什么人在賣(mài)。據(jù)說(shuō)有繞過(guò)ADEPT專(zhuān)利設(shè)計(jì)的，可惜一直沒(méi)有機(jī)會(huì)親眼看看結(jié)構(gòu)。 本來(lái)
9 T4 ~( s+ K% F7 f# w6 Y. {* n* E 文章到這里就應(yīng)該結(jié)束。但是今天收到一位朋友留言問(wèn)我對(duì)DELTA的前景有什么看法，因?yàn)楝F(xiàn)在DELTA都是叫好不叫賣(mài)，遠(yuǎn)比不上SCARA。所以在這里再講講我的看法。 首先DELTA要跟SCARA比應(yīng)用是很難的，因?yàn)镾CARA的應(yīng)用要比DELTA要廣得多，特別是3C行業(yè)爆發(fā)的情況下，桌面型的SCARA就非常適應(yīng)這個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化，自然也跟著爆發(fā)。而DELTA所擅長(zhǎng)的分揀類(lèi)的領(lǐng)域如食品、五金這些行業(yè)還是主要是人工為主，大部分老板還在觀望，還沒(méi)有大規(guī)模上自動(dòng)化。 其次，DELTA的負(fù)載比較小，型號(hào)比較單一，不像SCARA有各種各樣的臂長(zhǎng)跟負(fù)載，負(fù)載太大，對(duì)DELTA的設(shè)計(jì)難度會(huì)大大提升，這也對(duì)DELTA的應(yīng)用有所限制。 另外，價(jià)格是硬傷，目前性能比較好的DELTA成本要比SCARA要高很多，沒(méi)辦法，有很多硬成本在那里。這也是為什么很多老板對(duì)DELTA是“只敢遠(yuǎn)觀而不敢褻玩”的原因之一。 但是，我個(gè)人是相信DELTA很快會(huì)迎來(lái)春天的，因?yàn)榭傮w來(lái)說(shuō)DELTA的銷(xiāo)量是在增長(zhǎng)的，說(shuō)明需求是在增長(zhǎng)的，等市場(chǎng)風(fēng)向一變，DELTA也能被吹到風(fēng)口，所以目前DELTA還沒(méi)有爆發(fā)，沒(méi)關(guān)系，利用這個(gè)時(shí)間把產(chǎn)品完善好了，積累一些應(yīng)用工藝，束緊腰帶等風(fēng)來(lái)~~~ ( E& g' y: M1 O
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發(fā)表于 2018-3-21 21:32:09
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問(wèn)題專(zhuān)業(yè)，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
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