增广智能 - 领先的精密运动控制系统及元件提供商

基于精密力控打造全系列执行器产品,增广智能“抢占”高地

发布时间:

2022-10-10 10:07:00

(以下文章来源于高工机器人)

受疫情、紧张国际关系等影响,2022年上半年智能制造行业增速变缓,但同样有部分企业出现逆势上涨,增广智能正是其中一家。

 

据了解,增广智能成立于2018年,是国内精密力控执行器制造商,基于自主核心的运动控制算法、电子电路、软件设计及高精度力量控制技术,其自研并生产的电动夹爪、电动推杆、电动滑台、旋转缸等执行器产品拥有高智能、高柔性、高精度等特点,广泛适配3C电子、汽车、医疗等高精尖行业的精密制造需求,并先后获得了比亚迪、富士康、华大制造、领益智造等超过1000家客户的认可和支持。

 

2022年上半年,增广智能业绩同比增长,电动夹爪、推杆、滑台、直驱执行器、伺服控制器等各类产品在3C电子、汽车等行业批量应用,同时医疗场景依托于2021年的项目验证,亦开始了量产并批量出货。其中,基于SoftForce®精密力控技术的高端系列执行器产品市场反响热烈,越来越多企业开始寻求通过精密的力量控制技术解决现有的工艺难题。

 

 

增广智能迅速发展背后有哪些原因?精密力控的意义与必要性所在?基于SoftForce®精密力控的执行器应用又有多广?本文,「高工机器人」与增广智能创始人&CEO黄安杰进行深度洽谈,以此一窥究竟。

 

 

精密力控技术打造优秀生产力

 

 

随着人口红利消失、用人成本骤增,加之不间断爆发的疫情,制造业向智能制造“进化”已是必然,如机器人在工厂的落地解决了人口红利的有无难题,但某些精细作业的工序、环节仍然是智能制造的应用洼地

 

为了解决精密场景的应用受限难题,企业们开始尝试各类方法。如在机器人上搭载力学、光学、触觉等各类型的传感器产品,同时不断优化运动控制算法,从而让机器人能满足精细作业的要求,然而负载、速度和精度三者却始终难以兼得,协作机器人通过搭载六维力传感器拥有了力控功能,可以用于打磨和大部件的装配场景,但如果力控要充分精细到可以执行细小元器件装配等作业,其作业速度、精度未必能满足生产指标。

 

黄安杰分析:“机器人和执行器在各行各业的广泛应用对应的是生产力的“有”和“无“的问题,在机器人和执行器基础上与各类传感器产品结合对应的是如何打造优秀生产力”。没有力传感器,就没有力反馈,机器人或执行器也就不会有任何感知的功能。基于SoftForce®精密力控的执行器,有别于常见的电流环或直驱的力控方式,可以让负载、速度、位置精度和力控精度四者处在一个极好的平衡,让执行器的应用场景拓宽至更精密的操作需求场景。

 

 

具体来看,传统的力控方式有两种。第一种是电流环力控,通过调节电机内部电流大小实现力控,实现难度较低,可以实现5%-15%精度范围内的力控,但运动速度慢,不能反向传动,负载下无法实现较小的力,无法满足一些精度要求更高的场景需求,且使用一段时间后,机械磨损会带来误差,精度进一步降低。即使采用直驱方式,通过减少传动机构摩擦力来获得较为精确微小的力,其最小的出力也不会小于0.3N。同时这类执行器通常没有传感器,即使有也不参与控制。

 

另一种则是传感器闭环力控,其加入了常规力传感器和常规闭环控制算法,精度相对电流环力控有所提高,但速度依然较慢。总的来看,这种方式可以使力控精度由5%提高到1%。但没有正确的算法处理或传感器速度不够快的情况下,容易产生“过冲”,导致力的输出超过最终稳态值,直接的表现就是最终良品率不高。

 

SoftForce®精密力控相较于传统的力控,其在“是否搭配有传感器”、“控制频率有多高”以及“负载是否会对出力位置以及出力的大小造成影响”等三个方面有本质上的区别。

 

*大负载下也能出微小的力

 

以增广智能的精密力控技术为例,结合高速力传感器和基于模型预测控制算法,SoftForce®3.0通过几乎实时的力反馈精确控制力矩,执行器可自动识别执行器的位置及与工件间的接触状态,使执行器具备了像人手一样的力觉感知、控制与执行的智能。

 

现在大家常说的’数字孪生‘概念,实际上我们’基于模型预测的控制算法‘就是其中一种具体的实现方式。通过复杂的运动数据仿真建模来达到快速自我学习和动态调整,从而实现物理层面精准高速的控制与执行“,黄安杰补充道,“SoftForce®精密力控技术,我们早在2019年就提出并成功实现了,使电动执行器提升为一种具有感知智能的类机器人执行机构。”

 

至今,增广智能的SoftForce ®精密力控技术已经迭代到3.0,可让执行器速度更快,力量控制精准更准确,做到全程力控,且具有五大优势点

1. 高处理频率和瞬时力反馈,达到更优性能。据悉,市面上普遍的“六轴力传感器+机器人”的力控方案计算周期约为5-10毫秒,处理频率为100-200Hz,而SoftForce®3.0精密力控型执行器的处理频率达到10,000Hz(即0.1毫秒完成一次闭环计算),是一般机器人力控处理频率的50-100倍。(这里的处理频率指的是控制的闭环处理频率,实际上所用的力传感器的频率和分辨率精度还要高得多)。

 

2. 高柔性力量控制,可以使执行器对外部力量作出瞬时反应,实现主动的柔顺力控,即使在运行过程中遇到外部力量也能及时调整,使工艺的完成度更精密,更好地保护工件。

 

3. 高频高速无过冲。即使在高频高速运动下,依旧保持高出力精度,同时保证"无过冲“,以高速、微小的力接触零件表面,进行柔性取放零件等,避免损坏精密易碎的零件。

 

4. 更强的抗过载能力。基于对现场工艺的深入了解和多次迭代,增广今年2月全新升级的精密力控HF系列,一体式的传感器设计,抗过载能力比过去提升4-8倍,耐用性更高,轻松应对更复杂的工况。

 

5. 可同时兼顾微力和大出力。搭载SoftForce®3.0高精度力量控制系统的大行程、大负载的精密力控型滑台、推杆,可以在高负载的情况下出微小、精确的力,也可以同时兼顾出大力,出力范围更大,即力动态范围更广。

 

 

谈及精密力控的整体优势黄安杰表示:“SoftForce®精密力控是一套创新性的控制技术系统,更应该说是执行器应用技术达到另一程度的体现,它让过去机器无法替代人手的工序或场景,如今基于SoftForce®精密力控可以实现。“

 

”例如过去推杆类产品辅以传感器在推压过程中很难‘不过冲’,使用我们的产品,即使增加负载也不影响输出精确、微小、恒定的力,在精密热焊、精密压装贴合、恒力保压、柔性线排预折整形等都得到高质量的实现,而在像细小零部件的装配,过去电流环力控难以实现,因为对力控的稳定性和可靠性要求太高,但是SoftForce®精密力控可以实现得很好。由此,基于SoftForce®精密力控技术,增广智能的执行器产品可以从生产力进阶成优秀的生产力并赋能产线。”

 

 

充当“手指”,SoftForce®精密力控如何赋能产线?

 

 

在智能制造领域,机器视觉常是作为“眼睛”的部分,如机器人搭配机器视觉,可实现路线的自主规划、躲避障碍物等。那么精密力控技术对智能制造而言意味着什么?精密力控技术或是充当“手指”的部分,完成过去难以做到的精密作业。

 

据悉,精密力控的主要应用场景包括3C电子、半导体、医疗、汽车、汽车零部件、新能源、新材料等领域,且越是要求精密的领域对精密力控的需求就会越大。

 

*RM增广精密力控性微型夹爪夹持微小易碎光纤管

 

具体来看,在3C电子行业,基于精密力控技术,可实现精密微小电子元器件的移载、装配、压装贴合、强度检测、灵敏度检测、可靠性验证等,满足高精度、高柔性、高可靠性智能化生产的需求。

 

以IPEX线端子压装工序为例,据悉,IPEX端子金属头体积微细、易变形,需要压入的端口同样微小,两者间稍有位置误差就压不进去,且压进去后端子就卡紧不允许再被拔出,对位置精度和力量控制的精度要求极高,稍有差池就会对整机良品率造成影响,长期以来,一条IPEX线端子压装工序的生产流水线需要多名工人高度配合才能完成,而通过SoftForce®精密力控技术却可以实现用机器人换人。

 

增广智能基于SoftForce®精密力控技术、RM-CEU驱控一体伺服控制器、精密力控型电动滑台(RM-RPLA-F)和微型电动夹爪(RM-MGBD)推出的精密力控解决方案,通过先进的控制算法、高速的算法效率,实现柔性夹持端子(力量控制精度±0.01N),快速精准精密力控自动寻位后,然后柔性压装,全程仅需6s完成整个工序,无损工件。

 

 

在新能源及行业,SoftForce®精密力控可实现锂电池厚度检测、电芯柔性夹取、电芯柔性入壳等工序。

 

在某电池企业的电芯柔性入壳工序中,以往传统的电池芯入壳选用气缸进行压入,容易造成过冲或压入时力不均匀,导致电芯及mylar膜刮伤,影响良品率,该企业通过采用增广智能搭配精密力控技术的推杆,配合微型电动夹爪或微型伺服夹爪可有效解决过冲和出力不均的情况,大大提高良品率、产能。

 

在半导体行业,精密力控可以满足半导体对震动、抖动、施力大小等的严格要求,可被应用于高速固晶、晶粒拾取、半成品芯片转载、SMT贴片等工序;在汽车行业,精密力控可用于汽车细小内饰部件组装、汽车安全传感器检测、汽车机械零件转移等工序;在生物医疗行业,精密力控可用于精密医疗手术机器人、精密实验室仪器等场景……

 

黄安杰最后讲到:“在许多人看来,精密力控是个很小的市场和很窄的范围,越精密的技术可能应用领域会越窄,实际上并不是,精密力控实际上是让过去不能做的事在现在成为可能。截至目前,增广智能的精密力控技术已经在3C电子、医疗、汽车等行业广泛落地,服务客户超2000家,客户复购率在持续走高。”

 

“增广智能名字源自于线性代数的“增广矩阵”,这代表了增广智能始终是技术驱动型的企业。同时,‘增’代表我们在精密力控领域不断突破新高度;‘广’则是指我们作为关键核心零部件提供商对于产品在各个应用场景维度的不断拓宽。”

 

未来,增广智能将继续专注于精密力控技术,解决客户实际应用场景的落地问题,为客户提供切实满足需求的一站式的硬件和软件的解决方案,为客户创造更大的附加价值。

 

 

 

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