“多年前，并聯(lián)機(jī)器人還在實(shí)驗(yàn)室里躺著，而現(xiàn)在，越來(lái)越多并聯(lián)機(jī)器人走進(jìn)工廠流水線，代替人工作業(yè)。”天津大學(xué)教授、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)理事黃田日前如是說(shuō)。
在醫(yī)療、食品、電子產(chǎn)品等生產(chǎn)流水線上，并聯(lián)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于最后的整理裝箱環(huán)節(jié)。精準(zhǔn)的抓取、靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)、迅速的反應(yīng)是其特點(diǎn)。它可以將巧克力拼成花的形狀裝進(jìn)盒子里，可以代替人工完成一些危險(xiǎn)品的裝箱。
“在醫(yī)藥企業(yè)，輸液袋裝箱，對(duì)于機(jī)器人而言是一種很難完成的動(dòng)作，因?yàn)榇邮擒浀模缓米ィ疑a(chǎn)線速度要求非常快。以前都是人工抓，一條生產(chǎn)線圍著十幾個(gè)人往箱子里裝，現(xiàn)在一臺(tái)并聯(lián)機(jī)器人可以替代一個(gè)班次，一分鐘可裝箱150袋到180袋。”黃田說(shuō)。
正是因?yàn)闄C(jī)器人有人工無(wú)法比擬的優(yōu)越性，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始嘗試讓機(jī)器人“上崗”作業(yè)。黃田介紹說(shuō)，“人站著重復(fù)勞動(dòng)8小時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度高，產(chǎn)品質(zhì)量容易出錯(cuò)。機(jī)器人大大解放了人的勞動(dòng)力，除了速度效率提高外，產(chǎn)品質(zhì)量、安全生產(chǎn)方方面面的問(wèn)題都將迎刃而解。在一些特殊的場(chǎng)合，比如無(wú)菌車間的操作，機(jī)器人可以真正做到環(huán)境清潔，大大降低生產(chǎn)的安全衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)”。
細(xì)看黃田團(tuán)隊(duì)研制的并聯(lián)機(jī)器人，與傳統(tǒng)的機(jī)器人有很大區(qū)別。傳統(tǒng)的機(jī)器人大多為串聯(lián)機(jī)器人，像人的胳膊一樣，在運(yùn)行時(shí)需要一個(gè)關(guān)節(jié)一個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行處理，因此每個(gè)關(guān)節(jié)里都要有電機(jī)，而并聯(lián)機(jī)器人就像把幾個(gè)胳膊合在了一起，只需要在機(jī)架上安裝一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，幾個(gè)臂就可以自由操作，橫向、縱向、斜向多個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)。
“串聯(lián)機(jī)器人有其優(yōu)勢(shì)，但是精度不如并聯(lián)機(jī)器人，特別是需要高速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，如生產(chǎn)領(lǐng)域抓輕小物料的時(shí)候，串聯(lián)不如并聯(lián)。因?yàn)椋?lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)決定其慣性大，不擅長(zhǎng)高速運(yùn)動(dòng)。而且，并聯(lián)機(jī)器人占地面積也比較小。”黃田說(shuō)。
黃田團(tuán)隊(duì)在并聯(lián)機(jī)器人領(lǐng)域的研究處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。經(jīng)過(guò)多年的努力，黃田團(tuán)隊(duì)發(fā)明了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速并聯(lián)機(jī)器人新技術(shù)，突破了幾何精度保障、高速平穩(wěn)控制、作業(yè)裝備布局、物料視覺(jué)跟蹤、抓取路徑規(guī)劃5項(xiàng)瓶頸。2001年，黃田團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種外轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)的高速并聯(lián)機(jī)器人Diamond機(jī)構(gòu)，獲得了美國(guó)專利和WO/PCT，為國(guó)際首創(chuàng)。
近年來(lái)，伴隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國(guó)企業(yè)的機(jī)器人需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，并聯(lián)機(jī)器人在這樣的環(huán)境下發(fā)展迅速。“可以看到，整個(gè)自動(dòng)化水平在提升，機(jī)器人只不過(guò)是自動(dòng)化水平提升的重要載體之一。”黃田認(rèn)為，雖然機(jī)器人當(dāng)前有很大的市場(chǎng)需求，發(fā)展迅速，但也有很多難題需要克服。“中國(guó)發(fā)明浩如煙海，但是能在工程領(lǐng)域具有實(shí)用價(jià)值的很有限。我們的科學(xué)研究、學(xué)術(shù)興趣研究需要和真正的工程結(jié)合起來(lái)。根據(jù)工程領(lǐng)域的需求來(lái)做，還要突破國(guó)外的產(chǎn)權(quán)，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)，并真正運(yùn)用到工程實(shí)際中去，這中間的每一步都充滿了挑戰(zhàn)。”黃田說(shuō)。
為了不讓科研成果沉寂在學(xué)校，黃田團(tuán)隊(duì)將自己研制的機(jī)器人推向市場(chǎng)。黃田的不少學(xué)生自己創(chuàng)業(yè)，成立了機(jī)器人公司，助力科研成果產(chǎn)業(yè)化。
