“多年前，并聯(lián)機器人還在實驗室里躺著，而現(xiàn)在，越來越多并聯(lián)機器人走進工廠流水線，代替人工作業(yè)。”天津大學(xué)教授、中國機械工程學(xué)會理事黃田日前如是說。
在醫(yī)療、食品、電子產(chǎn)品等生產(chǎn)流水線上，并聯(lián)機器人廣泛應(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、迅速的反應(yīng)是其特點。它可以將巧克力拼成花的形狀裝進盒子里，可以代替人工完成一些危險品的裝箱。
“在醫(yī)藥企業(yè)，輸液袋裝箱，對于機器人而言是一種很難完成的動作，因為袋子是軟的，不好抓，而且生產(chǎn)線速度要求非常快。以前都是人工抓，一條生產(chǎn)線圍著十幾個人往箱子里裝，現(xiàn)在一臺并聯(lián)機器人可以替代一個班次，一分鐘可裝箱150袋到180袋。”黃田說。
正是因為機器人有人工無法比擬的優(yōu)越性，越來越多的企業(yè)開始嘗試讓機器人“上崗”作業(yè)。黃田介紹說，“人站著重復(fù)勞動8小時，勞動強度高，產(chǎn)品質(zhì)量容易出錯。機器人大大解放了人的勞動力，除了速度效率提高外，產(chǎn)品質(zhì)量、安全生產(chǎn)方方面面的問題都將迎刃而解。在一些特殊的場合，比如無菌車間的操作，機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”。
細看黃田團隊研制的并聯(lián)機器人，與傳統(tǒng)的機器人有很大區(qū)別。傳統(tǒng)的機器人大多為串聯(lián)機器人，像人的胳膊一樣，在運行時需要一個關(guān)節(jié)一個關(guān)節(jié)進行處理，因此每個關(guān)節(jié)里都要有電機，而并聯(lián)機器人就像把幾個胳膊合在了一起，只需要在機架上安裝一臺電機驅(qū)動，幾個臂就可以自由操作，橫向、縱向、斜向多個自由度運動。
“串聯(lián)機器人有其優(yōu)勢，但是精度不如并聯(lián)機器人，特別是需要高速運動的時候，如生產(chǎn)領(lǐng)域抓輕小物料的時候，串聯(lián)不如并聯(lián)。因為，串聯(lián)機器人的結(jié)構(gòu)決定其慣性大，不擅長高速運動。而且，并聯(lián)機器人占地面積也比較小。”黃田說。
黃田團隊在并聯(lián)機器人領(lǐng)域的研究處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。經(jīng)過多年的努力，黃田團隊發(fā)明了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高速并聯(lián)機器人新技術(shù)，突破了幾何精度保障、高速平穩(wěn)控制、作業(yè)裝備布局、物料視覺跟蹤、抓取路徑規(guī)劃5項瓶頸。2001年，黃田團隊研發(fā)了一種外轉(zhuǎn)動副驅(qū)動的高速并聯(lián)機器人Diamond機構(gòu)，獲得了美國專利和WO/PCT，為國際首創(chuàng)。
近年來，伴隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國企業(yè)的機器人需求呈爆發(fā)式增長，并聯(lián)機器人在這樣的環(huán)境下發(fā)展迅速。“可以看到，整個自動化水平在提升，機器人只不過是自動化水平提升的重要載體之一。”黃田認為，雖然機器人當(dāng)前有很大的市場需求，發(fā)展迅速，但也有很多難題需要克服。“中國發(fā)明浩如煙海，但是能在工程領(lǐng)域具有實用價值的很有限。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。根據(jù)工程領(lǐng)域的需求來做，還要突破國外的產(chǎn)權(quán)，實現(xiàn)工程設(shè)計，并真正運用到工程實際中去，這中間的每一步都充滿了挑戰(zhàn)。”黃田說。
為了不讓科研成果沉寂在學(xué)校，黃田團隊將自己研制的機器人推向市場。黃田的不少學(xué)生自己創(chuàng)業(yè)，成立了機器人公司，助力科研成果產(chǎn)業(yè)化。
