協(xié)作機(jī)器人，長期以來被套上“精度低”的魔咒。

一方面，協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人具有不同的設(shè)計(jì)理念和產(chǎn)品定位，區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人追求“高速度、高精度、高負(fù)載”的特點(diǎn)，協(xié)作機(jī)器人更多地追求輕量化、柔性、快速部署及安全協(xié)作性。因而協(xié)作機(jī)器人在設(shè)計(jì)之初，其精度就被一定程度地犧牲了。

另一方面，提升協(xié)作機(jī)器人的精度確實(shí)是一個棘手的課題，其源于多方面的復(fù)雜性和相互依賴性，包括編碼器、力傳感器等傳感器的精度，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，機(jī)械結(jié)構(gòu)等技術(shù)難點(diǎn)。而在實(shí)際應(yīng)用中，協(xié)作機(jī)器人負(fù)載、臂展的變化，也會直接影響其運(yùn)動軌跡和精度。同時，工作環(huán)境的變化（如溫度、濕度、電磁干擾等）也可能對協(xié)作機(jī)器人的精度產(chǎn)生影響。

近年來，協(xié)作機(jī)器人的性能不斷向工業(yè)方向靠攏，穩(wěn)定性、負(fù)載、速度持續(xù)提高的同時，重復(fù)定位精度也達(dá)到了工業(yè)級別的±0.02mm。此外，減速器、伺服系統(tǒng)，先進(jìn)控制算法、多傳感器融合技術(shù)、機(jī)器人標(biāo)定與補(bǔ)償技術(shù)等產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的升級為協(xié)作機(jī)器人不斷打破精度極限奠定了基礎(chǔ)。

但高工機(jī)器人也注意到，當(dāng)前，各協(xié)作機(jī)器人企業(yè)對外關(guān)于精度的描述，更多在于“重復(fù)定位精度”，關(guān)于“絕對定位精度、軌跡精度”的提及甚少。據(jù)了解，其中一個重要原因是，重復(fù)定位精度不需要標(biāo)定與補(bǔ)償，其它精度則需要采用激光等設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定與補(bǔ)償，這不僅涉及成本問題，還包括算法能力問題，而且大部分應(yīng)用場景下對于絕對定位精度、軌跡精度的要求沒那么高，因而大部分協(xié)作機(jī)器人企業(yè)也就沒有對外承諾絕對定位精度、軌跡精度等參數(shù)指標(biāo)。

然而，對于一直以來以工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)來提升協(xié)作機(jī)器人能力的ABB來說，“精度”極限一次次被其打破。近期，ABB協(xié)作機(jī)器人通過軟硬件一同發(fā)揮作用，再現(xiàn)“軌跡精度達(dá)到±0.03mm”的新高度。

樹立業(yè)內(nèi)精度新標(biāo)準(zhǔn)

早在2015年，在ABB雙臂協(xié)作機(jī)器人YuMi正式發(fā)布時，其對外官宣的重復(fù)定位精度就達(dá)到了±0.02mm。行業(yè)人士向高工機(jī)器人介紹：“對比單臂協(xié)作機(jī)器人來說，雙臂協(xié)作機(jī)器人需要確保兩個手臂能夠準(zhǔn)確到達(dá)預(yù)定位置，并保持一定的空間關(guān)系，更加考驗(yàn)其絕對定位精度。”可見，雙臂協(xié)作機(jī)器人YuMi的絕對定位精度也不容小覷。

2021年，ABB推出快速精準(zhǔn)的SWIFTI工業(yè)協(xié)作機(jī)器人，兼具協(xié)作機(jī)器人的安全協(xié)作性能、易用性和工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行速度、精度及穩(wěn)定性，具有±0.01mm重復(fù)定位精度。

與SWIFTI工業(yè)協(xié)作機(jī)器人同時推出的還有GoFa協(xié)作機(jī)器人系列，彼時，ABB即公開表示“GoFa需與ABB的OmniCore機(jī)器人控制器系列配合使用，OmniCore具有一流的運(yùn)動控制和路徑精度。”到了2023年，ABB繼而推出GoFa協(xié)作機(jī)器人系列GoFa 10和GoFa 12兩款新品，對外透露其重復(fù)定位精度達(dá)±0.02mm。

如今，GoFa協(xié)作機(jī)器人系列已經(jīng)成為了ABB各大協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品系列中的“銷冠”。

2024年上海工博會上，ABB再一次給業(yè)界帶來“驚嘆”。9月24日，ABB機(jī)器人推出了Ultra Accuracy（超高精度功能選項(xiàng)），根據(jù)ABB對外表述：“這是GoFa協(xié)作機(jī)器人系列一項(xiàng)新的行業(yè)領(lǐng)先功能，可實(shí)現(xiàn)目前協(xié)作機(jī)器人中最高級別的精度?！?/p>

GoFa Ultra Accuracy重復(fù)定位精度為±0.02mm，絕對定位精度小于±0.1mm，“0.1mm”是個什么概念？在ABB公開視頻中可以看到，圓柱與探針之間的距離為0.1mm，比發(fā)絲更細(xì)；與市場上其他協(xié)作機(jī)器人相比，路徑精度提高了10倍以上，達(dá)到±0.03mm，在行業(yè)內(nèi)樹立了新標(biāo)準(zhǔn)。”

同時，ABB還發(fā)布了新一代機(jī)器人控制平臺OmniCore，其實(shí)現(xiàn)了人工智能、傳感器、云計(jì)算和邊緣計(jì)算系統(tǒng)的全面集成。這為GoFa協(xié)作機(jī)器人系列的超高精度功能提供了重要加持。

ABB機(jī)器人素來以“擁有強(qiáng)大的運(yùn)動控制能力”而著稱。15年前，ABB公布了其首個運(yùn)動控制挑戰(zhàn)——“機(jī)器人繞易拉罐”，不僅展示了機(jī)器人的速度，其軌跡精度如今在業(yè)界依然難以被超越。

而在今年工博會上，搭載全新機(jī)器人控制平臺OmniCore的機(jī)器人也完成了新挑戰(zhàn)——“機(jī)器人繞紅酒杯”。ABB協(xié)作機(jī)器人中國區(qū)負(fù)責(zé)人吳非向高工機(jī)器人介紹，要完成這一挑戰(zhàn)，必須保持機(jī)器人的軌跡精度在0.6毫米之內(nèi)，否則容易把玻璃碰碎；并且，這一挑戰(zhàn)是三臺機(jī)器人聯(lián)動，那么必然會產(chǎn)生累積誤差，這就對機(jī)器人的軌跡精度和規(guī)劃能力提出了非常高的要求；再者，玻璃杯里倒入了紅酒，要保證液體不外灑，就要求機(jī)器人擁有強(qiáng)大的低頻抖動抑制能力；多重高要求下，才能保證機(jī)器人絲滑且精準(zhǔn)地完成整套動作。

高精度協(xié)作機(jī)器人大有可為

在ABB看來，Ultra Accuracy滿足了精確定位對保持產(chǎn)品質(zhì)量和運(yùn)行效率至關(guān)重要的應(yīng)用需求。

如ABB機(jī)器人協(xié)作機(jī)器人全球負(fù)責(zé)人Andrea Cassoni所言：“隨著行業(yè)尋求自動化來提高產(chǎn)品質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的公差、不斷降低質(zhì)量控制中與標(biāo)準(zhǔn)品的最大允許偏差，對能夠以極高精度執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人的需求與日俱增。通過將超精確的路徑性能與GoFa固有的簡易性、安全性和柔性相結(jié)合，Ultra Accuracy為協(xié)作機(jī)器人在電子、汽車、航空航天和金屬加工等領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了更多可能性?！?/p>

此類應(yīng)用包括消費(fèi)電子產(chǎn)品制造中的粘合和密封、汽車零部件的激光焊接、航空航天制造中的復(fù)合材料層以及金屬加工過程中的精密激光切割等。它還可以用于在3D打印構(gòu)建原型時精確定位增材層，以及在計(jì)量應(yīng)用中進(jìn)行精確的質(zhì)量檢測。

根據(jù)高工機(jī)器人調(diào)研顯示，高精度協(xié)作機(jī)器人在焊接、噴涂、涂膠等應(yīng)用場景中也大有可為。吳非在接受高工機(jī)器人調(diào)研時也印證了這一判斷，他以涂膠舉例，在實(shí)際應(yīng)用中，膠條的高低、粗細(xì)等都會影響到密封性，因而具有高軌跡精度的機(jī)器人就非常適用于3D涂膠，特別是異形件的涂膠，機(jī)器人可完成平整的軌跡，進(jìn)而防止溢膠，增強(qiáng)良率。

吳非還提到，擁有Ultra Accuracy的高精度協(xié)作機(jī)器人為市面提供了一套機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)3D打印的解決方案，特別是在陶瓷、精密軸承等領(lǐng)域的應(yīng)用，據(jù)透露，目前RobotStudio也已開放了針對于3D打印的軟件。

除此之外，Ultra Accuracy的其他優(yōu)勢還包括在精度與速度相結(jié)合的同時又能提供全方位的運(yùn)動范圍。與傳統(tǒng)上用于電子制造的常規(guī)2D桁架系統(tǒng)不同，GoFa協(xié)作機(jī)器人在交付時即可在整個工作空間內(nèi)提供完整的6D運(yùn)動，而無需額外的校準(zhǔn)工作，從而提供了可處理更廣泛任務(wù)的柔性和移動性。

GoFa的緊湊便攜設(shè)計(jì)確保了它可以輕松集成到現(xiàn)有的生產(chǎn)線中，而不需要昂貴的定制，與基于桁架的系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢。配置有Ultra Accuracy的GoFa可在最短的安裝和部署時間內(nèi)引入到生產(chǎn)中，因?yàn)樾?zhǔn)在交付前已在工廠中完成。

Ultra Accuracy和RobotStudio的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序的離線編程，仿真與現(xiàn)實(shí)之間的匹配率高達(dá)99％，無需進(jìn)行修飾，保證了精確高效的實(shí)施。Ultra Accuracy適用于新的GoFa，也可作為現(xiàn)有GoFa協(xié)作機(jī)器人的改裝選項(xiàng)。

期待配置Ultra Accuracy的GoFa協(xié)作機(jī)器人未來能探索出更多的應(yīng)用場景，如ABB集團(tuán)高級副總裁、機(jī)器人業(yè)務(wù)中國區(qū)總裁韓晨所說：“自ABB機(jī)器人進(jìn)入中國市場30年來，我們持續(xù)引領(lǐng)著中國機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展潮流，未來將助力更多企業(yè)靈活高效地應(yīng)對挑戰(zhàn)和機(jī)遇。