【深度好文】机器人在3C电子领域应用情况分析
各类型工业机器人的3C适应性:
综上,不同类型的机器人均有不同的应用范围,但针对3C电子尤其是手机制造而言,直角坐标机器人现阶段更具针对性。直角坐标机器人是模块化的初级阶段,由X,Y,Z三轴直交组合而成。其优点是可由单轴模组快速组合和重构;算法简单,通常通过直线差补和圆弧插补即可实现空间曲线和轨迹;精度高,成本低,可直接嫁接到自动化设备和生产线中。
同时,它的缺点是本体结构缺乏柔性,空间利用率低;工作死角区域大,狭小空间无法进入,容易与周围物体发生干涉和碰撞;行程变更难度大。不可逆转。
比直角坐标机器人更为高级的是可扩展串联机器人。它一般由四到六个关节模块组成,臂长可以调节或更换。其优点包括可根据现场需要选择轴数和调节臂长;空间利用率高,可深入狭小空间;本体轻型化后,比传统机器人更为轻便。
与此同时,它也存在缺点,比如仅适用比较轻型的场合,对3C行业是优点;刚性较直角坐标要差。控制趋于复杂;精度控制难度加大。
高速轻载4轴桌面机器人服务3C自动化
机器人在3C领域的开展面临的问题
随着中国市场对机器人的接受度和应用范围扩大,我国机器人市场潜力无穷,其中3C电子行业以产业集群效应赢得全世界瞩目。据悉,我国3C产业有超过2000万的产业工人,如果以机器人替代人工,可想而知,我国3C电子产业的自动化市场有多大。以华硕为例,员工10万人,起码有1万人是在生产线上打螺丝,每条生产线上面有10-20个工位是打螺丝。如果用SCARA机器人打螺丝,人工替代空间会非常大。
在这样的背景下,机器人等自动化设备纷纷将目光投注在3C电子产业,随之,3C领域的自动化运用逐渐成熟,但同时面临的问题也不断显现,提出的要求也更加具体(如下图)。
高速高精4轴工业机器人关键技术攻关
相对而言,以上问题的提出让高速高精度的4轴工业机器人有了更多机会。所谓4轴工业机器人,它不同于6轴等更多关节机器人,它的重量更轻体积更小,使用更轻便,而比直角坐标等两轴机器人,它的手臂运行更灵活。因此,目前,4轴机器人在3C领域运行广泛。
4轴机器人在3C行业最常见的应用是装配/拆卸、锡焊与点胶。许多3C行业的企业正面临劳动力短缺,工资和管理成本不断提高的问题。由于工作的高重复性,SCARA机器人之类的专用机器人可以很好地完成这些简单动作。估计未来装配/拆卸的应用预计将增长最快的,2012年到2017年销售年复合增长率将达20.6%。
物料操作是第二大应用领域,占24%,主要包括物料搬运,码垛,和机加工等。由于对工人安全的日益关注和不断上升的工资成本,工业机器人越来越多的被引入到物料操作过程中。预计这一领域2012年到2017年销售年复合增长率将达14.8%。
不过,面对3C电子尤其是手机等消费品的更新换代周期越来越短,以及性能要求越来越高,现有的4轴机器人需要在各方面加以完善和改进,尤其是精度和稳定性(见下图)。
告别傻大粗3C电子需求精巧轻型6轴机器人
在传统的诸如汽车行业,6轴机器人是应用最多的机器人类别,也是机器人较为典型的代表,但在3C电子领域,传统6轴机器人除了在部分简单工位,如打磨、搬运等会有所应用,在装配等精度要求高的工序尚难以发挥优势作用。因此,6轴机器人必须告别傻大粗的形象,以精巧轻型的产品样式进入3C电子领域。
3C与汽车有别6轴优势不再凸显
当前,6轴机器人在汽车领域自动化生产率位居各行业之首,基本上所有的汽车工厂都已经转向自动化生产,甚至泡面、饼干、磁砖工厂等也都有或简单或复杂的机器人进驻。但手机、平板、笔记本的生产线,却很难全面应用机器人手臂。日本人发现机器人在生产小型电子产品时,良品率非常低。
一台智能手机内部有五六百个零部件,在四五英寸的微小机体空间中要全靠机器人组装起来,仍是不可能的任务。因此,即使在智能化水平较高的富士康工厂中,一台智能手机,目前九成以上的工序,需要由作业员的双手完成。
因此,汽车行业的机器人属于“傻大笨粗”的自动化设备,精度低、位置控制相对简单,包括库卡、ABB、发那科、安川等四大机器人企业都拥有了成熟的经验。但相比较而言,3C机器人的精度和位置控制等技术难度是汽车行业的10倍,在这个领域,成熟的供应商仍处于空白状态。

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