以协作之名入局DELTA,非夕意欲何为?

一、非夕的惊喜

刹车2023年才刚开始,协作界的新闻就开始热闹起来。先是节卡宣布启动IPO,再是越疆宣传启动上市辅导,再是泛协作,人形机器人优必选赴港上市。

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这些似乎预示着国产协作机器人企业将有人率先上岸,熬出头了吗?

另一边,珞石也传出其协作机器人拿到国内首个IEC医疗认证,成为国内首家,全球第二家获得该医疗认证的机器人企业 。这里说第二家,而第一家其实说的就是KUKA的LBR MED版。珞石未披露具体通过了IEC 60601的哪些条款,但不管怎样,拿到该认证,既说明了珞石在医疗领域的决心,也说明确实在这个上面下了很大功夫。

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而UR最新发布的业绩公告就更有意思了,2022年UR年收入达到3.26亿美元,增长5%。这两个数据比较有意思,增长5%并不多,但是相比大多数协作厂家的起伏不定,加上大环境的影响,保持增长已经战胜绝大多数企业了。另一个是年收入,3.26亿,美元,但不提卖了多少台。似乎是在强调:你卖五千台一万台有什么用,营业额有我高吗?均价有我高吗?利润有我高吗?你大爷也是你大爷!!!虽然在中国市场受阻,但放眼全球,UR还是交了很不错的成绩单了!!国产出海加油啊!!!

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如果说节卡与越疆的新闻给人的感觉是“终于~~”,那非夕今天的新品发布会给人的感觉是就是“什么情况?”。

上一周收到微信的提醒,非夕将在1月31日下午发布新品,疫情之下,线上发布会似乎成了趋势,好处是准备简单,节省成本,坏处是减少了交流环节,很难对产品有更多地了解,只能等待厂家进一步公开资料。在发布会开始之前,我原猜测非夕发布的可能是更接(便)地(宜)气的产品作为拓展,毕竟目前非夕还是以七轴协作为主,走高端价格,应用场景还是比较有限的,我想非夕是否会跟其他协作厂家类似,将产品切分成不同层次对应不同客户,比如六轴版本,或者低精度的力传感器版本,甚至采用电流环的版本。

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结果没有想到,非夕发布的居然是DELTA!!

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我觉得在对产品的命名上还是比较有意境的,七轴叫拂晓,而这款DELTA的英文名叫Moonlight,但非夕没有翻译为“月光”,而是用了更有意境的“玄晖”,取自唐诗“几夕江楼月,玄晖伴静吟”!!

不久前我曾在文章中指出,当前协作机器人厂家已经在面临着品种单一的困境,未来必然会通过自研或者合作等方式扩充产品阵容,我当时其实更多地是指SCARA跟小六轴,因为协作跟这两个品类可能形成很好的互补,所以对于非夕这次入局DELTA,我是非常惊讶的。而且非夕这次抛弃了DELTA最明显的特性与优势——快,而是以协作之名入局!!

今天,我们就从发布会有限的信息中分析一下非夕的这款新品。我还是那句话,那年我双手插兜~~~~~

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串了串了,还是那句话,

第一,这不是广告,但欢迎打赏。

第二,信息有限,说错很正常,理性看待。

二、设计解析

我们首先看产品定义,发布会上宣称的是:这是全球第一款自适应并联机器人。

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分段来看名词解释,并联机器人:这不用多说了,这就是一款三自由度的并联机器人,自适应:我不太清楚自适应是否有其他特别的含义,我的理解是——协作,所以这是一款协作型DELTA。如果按照这个定义的话,不好意思,非夕就不是全球第一款了,在我的已知中全球第一款应该是Wyze。

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虽然同为协作机器人,但跟非夕的技术路线跟定位完全不同。Wyze采用的是直驱电机,省掉了关节力传感器,而且性能指标上是对标传统DELTA的,即Wyze定位的是高节拍性能加上协作人机安全的概念,而非夕在发布会中更强调的是力控上的应用,也许这是非夕强调自适应并联而不是协作并联的原因。(咦,好像是这么回事。所以从强调自适应来说,全球第一款好像也能解释得通,嗯,一定是这样~~~~)

然后我们来看结构设计。首先是基座,玄晖的基座设计我是非常喜欢的,采用三角形的设计,然后三个圆角各有一个与拂晓相同的标示灯,整体很简洁大方。

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这个工业设计我觉得跟KUKA刚刚发布的DELTA的基座理念非常相似,也是类三角形,并且基座吊装的面积比较小,这有利于安装板的加工跟支架的加工,当然,吊装面积小并不意味着支架可以做小,如果是高速运动,支架要做得扎实也不小,除非是玄晖这种本来就定位慢速的DELTA。不一样的点是KUKA基座不是完成的三角,更偏工业风,有点像风火轮?而非夕的灯,让整个设计高级感就出来了,更有科技感。之前我也说过,非夕的电控柜我第一次见以为是个大音箱,科技感很强。

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另外与KUKA一体铸造的基座不同,我怀疑玄晖是在基座上套了一层塑料层,也就是说里面是骨架,外面包覆一层壳来形成三角形状,因为在视频中似乎看到了塑料壳上下盖的扣合线。这里只是猜测其结构形式,是中性描述,不管以哪种制造方式,基座的设计我认为是延续了拂晓的风格,是非常漂亮的。

然后是驱动模组。发布会上没有对模组的介绍,也看不到结构,但根据非夕的背景跟产品的定义可以猜测。一般DELTA的驱动模组由伺服电机加减速机组成,其中减速机大多数是行星减速机,少数使用RV或者谐波,还有就是Wyze这种直接使用直驱电机,而玄晖既然是协作,非夕又有拂晓的经验,所以我猜测大概率是采用与拂晓相同的结构,即48V电机+谐波+刹车+双编码器+力传感器的设计,这样就可以实现力控,而且无背隙,精度高,也能跟拂晓一样拿安全认证。

然后是主动臂。主动臂应该是采用的是铸铝一体成形,这是市面上也比较成熟的做法,没什么可说的,唯一我觉得稍有一点遗憾的是,主动臂的设计与市面上的DELTA相似度比较高,跟基座的高级感稍有反差,如果能跟基座设计更协调就更棒了。

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然后是从动臂与关节。根据发布会介绍从动臂也是铝合金,猜测应该是铝合金空心管,为了减重嘛。而这里重点介绍一下关节。玄晖没有采用DELTA上较常见的球关节,而采用了虎克铰,我在之前的文章中也有详细讲过,虎克铰的好处是不会脱落,精度更高,免维护,难点是在装配上要保证六根杆等长比较困难。我们看到玄晖的虎克铰设计也比较直观,大家仔细看放大图就可以猜到结构,关节与连杆之间有看到螺钉,猜测是有一个标准的工装,然后从动杆的两头固定定位,中间的铝杆采用抱紧的方式来连杆(如果你做过DELTA你就很清楚我在说什么,没有做过的话你需要想象一下就明白了)。六根从动杆使用同一个工装来保证等长。

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然后是动平台。玄晖采用的是简洁大中空的设计,用于让客户根据需求替换不同的工具。我觉得玄晖整体的设计风格是以简洁贯穿整个设计,但是不一样的是,基座偏向极简科技风,而主动臂到动平台更偏向于极简工业风。都挺好看,只是我会更喜欢基座,因为基座让人眼前一亮,而下面则没有那么惊艳。当然这是我个人感觉,你要反问我那怎样才叫惊艳,我也说不出来。

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最后是控制柜。发布会并没有提到控制柜,我猜测也许是跟拂晓共用一款控制柜,或者说在拂晓的基础上做修改,至少使用同一个柜体。这里我其实有一个想法,如果玄晖采用的是协作模组,驱动器跟模组是一体的,这样的话其实控制柜里的东西是不多的,而且DELTA有一个显著的优势是基座本身的空间就会比较大,这样一来玄晖是非常有机会把控制部分也放到基座里,做到无控制柜的,这样串联协作较难实现的一体化,在DELTA上就可以轻松实现,就更完美了。这是我的个人建议,非夕的朋友如果看到的话可以考虑一下。不过也许他们有其他考量所以没有把空间压缩到极致。

三、产品定位

分析完设计,我们就要看性能参数了。前方预警,一大波图片来袭!

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总结来说这是一款小型三轴的高精度高防护等级的协作DELTA。800mm的直径相对于市场上常见的1100mm左右的DELTA是小型化的,所以可以正装、侧装、倒装,另外由于采用了虎克铰跟谐波,也没有第四轴,重复定位精度可以达到0.03mm,而由于加了力传感器,过了安全认证,就是一款协作DELTA,最后是防护等级做到了IP65,可以应用更多场景。

那么这样一个产品可以做什么?非夕看到了什么场景?发布会上王总提到的是拧紧组装、柔性上料、平面打磨等工序相对简单但有力控需求的场景。这其实是在组装、上下料、打磨等场景中又往下做了细分,限制在平面内,速度要求不高,而且强调力控的场景。非夕实际看到的场景我不太清楚,比较柔性上料、平面打磨这种细分场景放到通用场景中有多大的市场,我不了解,相信非夕肯定做详细的市场调研,但看完发布会,有一点我与非夕的想法相同,我自己的想的是,也许,这是一款很好的精密打螺丝机??

我们先看看目前典型的螺丝机的形态。目前典型的螺丝机分为高端跟低端两种,低端是以桌面型龙门模组为主,高端的就是使用SCARA或者SCARA改造的螺丝机。

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模组也好,SCARA也好,实际都是一个三自由度的机器人,那协作DELTA用来打螺丝有哪些优点?我的个人想法有以下几点:

1、空间与速度的平衡。虽然玄晖并没有发挥DELTA的高速优势,但对于打螺丝来说,这个速度也差不多了。优势在于DELTA的各向同性使得DELTA的空间够大,而且空间内的任意位置可以快速到达,不像SCARA只有扇形区域,极限位置还得换手,龙门结构也有空间紧凑。

2、简化结构。不管是龙门还是SCARA,Z轴都是使用一个丝杆把螺丝批送到差不多高度,然后再用气缸把螺丝批下压,上面还会有弹簧结构来作为缓冲。而协作DELTA就不用了,只要在动平台在装电批就可以了,Z轴的驱动在基座,不占地方,而且由于加了力传感器,Z轴下压就可以带力反馈,不需要再设计缓冲,而且弹簧不能检测下压距离,而玄晖可以,还可以通过力反馈来感知螺钉是否准确插入螺孔,这对整个过程监测非常有利。

3、安全性。这是协作的天生优势,现在的螺丝机大多都是跟人一起工作,特别是龙门式的,但是,严格来说这并不安全,万一碰到了压到了,螺丝机是不知道的,而玄晖吣很好的做到这一点。而且,这一点是龙门跟SCARA比较难做到的。因为力传感器不好加!加到末端的话,本体不安全,加到本体的话,比如SCARA一二轴可以加,但丝杆怎么加?而DELTA驱动电机集中在基座这一点让力传感器的增加变得很方便。不过,力控做得准不准,就考验算法了。

4、高刚性。并且结构的其中一大优势是高刚性,但是市场上的DELTA对这一点表现并不突出,因为没有场景,倒是国外并联的机床就很明显是利用了并联高刚性的特点。而DELTA用在打螺丝上,恰好可以发挥DELTA高刚性的特点。因为串联结构的螺丝机,本质上是悬臂梁,下压时是会有抬头现象的。虎克铰的DELTA可以兼顾高精度与高刚性的优势。

5、拖拽示教。螺丝机的调试,还是切换产品的示教,特别是紧密螺丝,柔性手动示教要比示教点动示教要有效率,精准得多,非夕说的“自适应”在这里就有很好的体现。SCARA不是不能做,可以用电流环,可以用末端多维力传感器,但结合上面的安全性,关节力传感器肯定更占优势,技术上…..

但是,上面是技术分析,回到市场的话,又绕不开成本问题了,玄晖要以怎样的价格进入螺丝机市场?什么样的客户愿意买单?而且高可靠性、快速上手、简单维护也是螺丝机行业绕不开的难题。这个就要看非夕后续发力了。

四、结尾

总得来说,非夕入局DELTA是比较惊喜的,特别是在DELTA长期以来市场较小,22年又明显下滑的情况下。但是仔细看玄晖的定位,还是与传统的DELTA定位不同,与非夕当前在协作上的优势积累还是能对得上号的。

非夕这两年的协作的市场(非技术)表现似乎不太显眼,玄晖能否杀出一片血路?我们拭目以待。

 

来源:小型工业机器人设计

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