山西柔性机器人品牌排行榜 什么是柔性机器人

机器人柔性激光切割替代五轴机床，绝对行！

机器人柔性激光切割在汽车行业的应用正变得日益普遍，这与激光技术的发展和机器人精密轨迹控制技术的完善有着密不可分的联系。

机器人柔性激光切割的方式多种多样，既可以做成单机器人切割平台，又可以组合成柔性加工生产线。涉及的工件主要是两种不同类型的零部件：一种是金属件通过挤压或者拉延形成的3D车体结构件和覆盖件，包括热成型件等;另外一种是管状金属结构件，包括排气管、交叉梁等。覆盖件传统的生产方式是通过开模具冲压，然后再进行冲孔模和切边模等工序;热成型件和管件通过昂贵的五轴激光切割机床来完成。正因为高昂的设备成本，所以只有某些合资品牌的汽车厂商才有能力采购进口五轴机床。

新形势下，汽车使用者的需求正变得多样化和个性化，越来越多新车型涌现。大部分车出现逐步批量缩小的态势，因为部分汽车厂商无法预测和保证将来某一车型的销量和稳定的产量，所以开始尝试低成本的机器人激光柔性切割设备或生产线。这种趋势从汽车备件市场开始，不断地向工程机械、客车、农用车、电动车等领域拓展和普及。

适用于汽车行业的激光切割机器人

汽车行业使用了很多工野猛业机器人，但在激光切割领域的应用却很少，问题存在于三个层面。一是汽车行业机器人应用主要集中在精度要求低的点焊、弧焊、喷涂、搬运等，但激光切割往往要求很高的位置精度，且对小圆等小轨迹精度有很高的要求;另一方面取决于机器人的`效率，一般机器人各个轴关节运动控制颂薯桥速度比较慢，同时机器人手臂重量过大不适合高速运动;第三方面是机器人的刚性，刚性差的机器人抖动厉害，机器人循迹性差，而且机器人变形厉害，无法准确达到工件数模中需要切割的精确位置。因此，传统汽车行业流行的机器人在激光切割方面被客户质疑也是可以理解的。

有着百年精密机械和高速运动控制经验的史陶比尔公司，设计领域最宽的就是汽车行业，针对汽车行业需求，史陶比尔在激光方面推行RX160L倒装方式龙门结构机器人柔性切割系统解决方案，该系统从以下几个方面有了突破：

大尺寸机器人宽幅面。采用RX160L机器人，2.05 m的球型工作区域，切割台面宽度可以达到3 m，超过昂贵的五轴机床的工作台宽度，一般汽车零部件尺寸都在RX160L倒装机器人工作区域内，有些大工件也可以通过移动平台来实现。

手臂重量轻，刚性好。史陶比尔采用整体铸造管状结构保持刚性;材料选用变形较小但重量轻的航空铸铝。RX160L机器人手臂重量只有250 kg，而欧系相同手臂的机器人要超过400 kg，非常不适合机器人柔性激光切割的需求。

机器人的机械精度差异。机器人机械精度除了刚性差异外，最重要的差异在于机械传动的误差，而机械传动的误差主要体现在减速器上。史陶比尔采用的独特专利减速系统JCS，公司将一百多年在精密机械上的经验技术成功应用于机器人上。这就是为什么史陶比尔可以在小孔切割上得到客户认可的原因。

将五轴机床技术成功移植到机器人

离线编程技术和自动手竖生成工装夹具是机床行业得到推广的关键技术之一，这些技术在机器人领域的开发和成功应用，使得机器人柔性激光切割解决方案和汽车行业应用无缝链接。

传统的机器人编程方式是在线示教编程，费时费力，特别是汽车覆盖件或者管件，需要切割的都是复杂空间曲线，示教无法达到设计要求。

史陶比尔采用ROBOTMASTER软件进行STÄUBLI RX160L机器人离线编程。ROBOTMASTER机器人离线软件可以虚拟真实的切割环境，包括机器人、激光切割工具头、工件及夹具。软件可以快速设置和优化最佳机器人切割姿态，如果系统出现干涉或者超出范围，软件会智能提示。

通过离线软件还可以自动生动精密的工装夹具。英国PEPS离线软件是专门为全世界最精密的机器人STÄUBLI定制开发的机器人激光切割离线编程软件。它能够提供自动生成工装夹具程序，用户可以根据工件三维数模来选择工装夹具并可进行微调。

很多集成商选用不适合激光切割的普通机器人，效率低下且效果差，影响了汽车行业用户对这个领域的认知，否定了机器人方案。史陶比尔则认为，优秀的集成商会选用高精度的机器人并将其整合到精密的系统结构中，根据不同的用户产品由基本型演化成不同的机器人柔性切割方案，可以采用单机、双机或多机和平台数量之间进行组合。

切割效率由方案及经验决定

集成商集成能力高低决定最终切割效果和效率。德国JENOPTIK是史陶比尔的激光应用集成商，采用史陶比尔定制开发的TX90激光切割专用机器人、定制轻型切割头和独有的BIM(Beam-In-Motion)技术。该设备的小孔定位精度能达到±50 µm，直线速度>12 m/min。 如果产品产量比较高，JENOPTIK公司可以提供双机器设备或者多机器人解决方案。

本地一些技术实力较强的激光切割系统集成商也在不断提高对机器人激光切割认识并不断提高集成能力。深圳大族激光在汽车行业应用的机器人激光切割解决方案中就选用了史陶比尔的机器人产品，这个系统包含两个移动工作平台，机器人在两个平台上的工件间切换，非工作的移动平台推出来进行上料。这套系统的客户是一个客车*厂，车厂设备负责人对此非常满意，不仅切割效果好，而且效率高，双工位平台不会浪费上料的时间，目前这个客户已经购*近十台史陶比尔机器人设备。而且他们计划重新设计一条冲压线，用机器人柔性生产线来取代一条模具冲压线，包括过程中的物料转移也是通过机器人来完成，这条线的机器人用量可能会高达几十台。使用机器人不仅节省了成本，而且提高自动化水平，整个过程不需要人工干预。

国内的各种车厂要初步接受机器人柔性激光切割方式还需要一定的时间，集成商需要进一步提高机器人集成能力，提高系统精度和速度，特别是系统的安全、稳定性，让汽车行业用户逐步开始批量采用机器人柔性激光切割解决方案。

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一般的机器人电缆是一个统称，主要要宏改看你的电缆使用在什么位置上。是机器人的主体上呢还是机器人自动化产线上。
如果是机器人主体上的电缆由于目前工业机器人一般都是3-6轴的所以对高柔电缆（不管是动力的还是控制的）要求也比较高。一般情况下弯折实验要过200万次。拖链连续实验要求1000万次（一般国内目前纯扒最好的也就800万次吧，德柔好像也做不到这个水平）。
如果是自动化产线的话主要用到的就是普通的拖链电缆，伺服用电缆，编码器蔽裤判电缆，一些通信电缆等等。另外根据具体的使用环境需要选择不同的电压等级，不同的温度等级，不同的护套材质。
所以建议您找一家专业的厂商咨询一下。当让我也非常乐意为您解答。

自然界的很多生物都有自己的柔性和灵活性，柔性机器人其实就模仿了一些动物外形罩行。柔性机器人可以做到像藤蔓一样自生长，柔软的身体延伸运动到各种角落；或者像章鱼一样，整个身体没有任何硬性的结构组织，就像《超能陆战队》里的大白；还有鱼类生物的水下机器人，柔软的“鱼鳍”如同真的鱼儿一样，在水中灵活运动。

柔性机器人指的是完全由柔性材料构成，没有多余拦颤硬性结构在其中，所以柔性机器人必然具备三种特性：
高灵活性：能够使得机器人在物衡哗复杂的空间环境下进行灵巧的运动；可变形性：能够使机器人完成多种任务，减少航天器的运载成本；能量吸收特性，在交会对接或人机协同工作时，能够减轻碰撞所产生的作用力，提高安全性。

有这样一种神奇的机器人，它可以做到这样，

像藤蔓一样自生长，柔软的身体延伸运动到各种角落；

或者像章鱼一样，整个身体没有任何硬性的结构组织，就像《超能陆战队》里的大白；

当然也有模仿其他鱼类生物的水下机器人，柔软的“鱼鳍”如同真的鱼儿一样，在水中灵活运动。

而这些看似柔弱无骨的机器人，就是我们今天的主角——柔性机器人。

何为柔性机器人？

自然界的很多生物都有自己的柔性和灵活性，从上面的几张动图可以看出，柔性机器人其实就模仿了一些动物外形。

当然我们探讨的柔性机器洞颤人概念比较窄，指的是完全由柔性材料构成，没有多余硬性结构在其中，所以柔性机器人必然具备三种特性：高灵活性、可变形性和能量吸收特性。

新加坡国立大学机械工程系教授朱建也给出过一个简单的概念，柔性机器人的特性包括材料的柔软性、优良的环境适应性、超强的安全性、良好的人机互动性等。

斯坦福大学研究人员模仿葡萄藤生长，发明出一款新型的柔性机器人，它能像葡萄藤一样生长，在废墟瓦砾中穿梭，找到被困的幸存者，甚至向他们送水。

柔性机器人“Octobot”

哈佛大学的研究者们此前展示了他们的最新研究成果：一款章鱼形状的完全柔性机器人“Octobot”。这款机器人全身都由软软的柔性材料构成，不需要外接动力，自己就能运动起来。

浙江大学的李铁风教授及其他研究人员此前在《Science》发表了一篇名为《Fast-moving soft electronic fish（快速移动的电子鱼）》的文章，阐述了他们研发的一种柔性机器人，柔性的特征使得这条“电子鱼”得以在狭小的空间内航行，拓宽了它们能够行驶的空间。

基于折纸设计的柔性机器人

最近，来自凯斯西储大学的研究人员则开发了一种基于折纸设计的柔性机器人。

无论是国外的麻省理工、哈佛大学还是国内的清华、浙大，研究学者们都在寻求柔性机器人技术的突破口。毫不夸张的说，如果想要同时满足这些特性，技术难题很多，所以这也是为什么柔性机器人的技术一直处在实验样机阶段。

柔与刚不可兼得？如何让机器人的身体柔若无骨

为什么一直没有成熟的柔性机器人推向市场，这就不得不提到它的技术难点。

为了能够达到高灵活性和可变形性，柔性机器人的构成材料、驱动方式都很有讲究，传统的刚性连接器和外壳完全不适用。

首先是柔性机器人的构成材料上，既要极易变形弯曲的柔软度，也必须要考虑到它的驱动方式，目前比较常见的是通过3D打印材料来*柔性机器人的“外壳”，例如用水凝胶*出柔软的胶状机器人。

水凝胶材质的软体机器人

MIT的一个研究团队就做了尝试性的试验，他们用3D 打印和激光切割打造出水凝胶的外壳，实现“身体”的“柔韧性”，然后通过液压驱动的方式驱动机器人的运动。

再就是通过一些特殊的材料来打造类似于人造肌肉的材料，像电子动力聚合物（EAP）、形状记忆合金这样的物质都是人造肌肉的良好材料，以形状记忆合金为例，它可以根据温度自动改变形状，并且能够记住这些形状，实现弯曲、变短、抓取物体等动作。

哈佛大学在这方面有不少研究突破，他们开发出一种以碳纳米管为基础的人造肌肉，其中包含了“介电弹性体”，当电场作用于软性材料时，就会发生变形。不过，电场场强方面会比较难控制。

除此之外，还有一种新兴的功能材料室温液态金属，这种材料在电、磁、力、热的作用下，可以在不同的形态和运动模式上任意切换。中国科学院理化技术研究所研究员、清华大学教授刘静在其撰写的室温液态金属综述文章中也曾写道，“液态金属可变形机器效应的发现，有望促成柔性机器理论与技术取得重大突破。”

电力驱动or气动驱动，都还不是尽善尽美的解决方案

而在驱动方式上，从材料的组成可以看出其实大部分还是通过电动驱动，相比于其他驱动方式，电动驱动器拥有变形大、能量密度高、结构紧凑、重量轻、价格低和噪音小的特性。但是这种驱动方式也有很大的隐患，机器人的运动精度控制上有难度，另一方面，如果驱动机器人纳唯败运动所需的电场强度过高，也会影响它在一山察定范围内的运动。

当然，还有一种气动驱动方式，之前我们提到的哈佛大学推出的柔性章鱼机器人Octobot ，就是通过简单的过氧化氢分解化学反应实现运动，作为“燃料”的过氧化氢遇到铂催化剂会产生水和氧气，而氧气增多会让章鱼体内的压强加大，经过反复的切换让其动起来。

但是和电动驱动相比，这种方式的运动速度会比较慢，而且柔性机器人的变形也会受到限制。

虽然应用前景广泛，但目前还在纸上谈兵阶段

尽管柔性机器人的研究难点很多，但它也是许多高校实验室研发的一大重点，因为从实用性来考量的话，这种柔性机器人非常适合一些“极端”的场景下，比如受灾现场的救援：它可以进入到一些危险、狭小的地方；还有海底探索上，柔性机器人可以潜入到像珊瑚礁这样的海底生物内，在不伤害它们的同时去探索更多的海底秘密。

哈佛大学发布的可植入软体机器人

医疗方面，柔性机器人也是一大利器，如果医生想要针对人体内的某个器官对症下药，就可以通过柔性机器人实现，科罗拉多大学博尔德分校实验室的机械工程师Franck Vernerey就研制出了专门用于医药治疗的软体机器人。另外，在他还看来，医药领域应用的机器人，只能以软体蠕动的形式构造。

结语：

简单梳理柔性机器人的概念之后，镁客君非常期待它落地应用后给我们生活带来的变革性变化，而文中列举的很多实验室案例也表明柔性机器人的研究一直在进行中，假以时日，等待相关技术的成熟，必然会在机器人行业大放异彩。

利用太阳能转化成自身能量。

合肥工业大学成功研发了一种可在低电压及太阳光照射下，产生大变形的新型碳纳米管柔性薄膜智能驱动器，并模拟人类“弹指”的手部动作，设计研发了在外部光照*下产生跳跃运动的柔性“机器人”， 该成果日前发表在国际重要学术期刊《先进功能材料》上。

柔性智能驱动器可将光、电、热、湿度等外部能量，直接转化为器件本身的机械变形，无需通过繁琐的能量转化装置，因而吸引了科学家们广泛研究兴趣。 但对于简单结构、快速大变形、多源响应，以及能对飞行、跳跃等复杂运动进行模拟的柔性驱动器研究仍面临诸多挑战。

随着仿生学和机器视觉的进展，柔性机器人这一新兴的弹性柔软、多功能和生物激发的分支出现了。柔性机器人主要由易变形的物质组成，如液体、凝胶和弹性体，与生物组织和器官的弹性和流变特性相匹配。

基于仿生学的柔性机器人，因其设计初衷在于能在各种复杂环境中代替甚至做到人类所不能，它们需要与软材料、生物或人工复制的生物功能进行交互，因此机器感知层的材料，一般杨氏模量大于10^9 Pa（参考皮肤、肌肉等结缔组织的杨氏模量为10^2 ~10^6 Pa）。

柔性机器人的操控是难点，机器行动依靠的则是每一个活动关节处装有的驱动器（actuator）。目前应用于柔性机器人的执行机构类型，包括电活性聚合物、绳驱动器、形状记忆合金以及流体驱动器等；控制方案更难，有待研发。