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西門子官宣新合作夥伴,整合機器人控制趨勢加速

2024-05-09科技

就在漢諾威展會前,西門子宣布了與UR和節卡機器人的合作:西門子PLC將能夠透過標準機器人控制指令(Standard Robot Command Interface, SRCI),透過TIA博途控制UR和節卡的協作機器人。

此前西門子PLC已支持透過SRCI控制柯馬、史陶比爾、川崎和安川機器人,如今UR和節卡也分別成為支持該功能的第五和第六家機器人品牌。接下來,ABB,KUKA,發那科,愛普生,達明等機器人將陸續支持與西門子PLC整合,此外國產廠商埃斯頓,遨博,越疆機器人也在待定中。

這將意味著,市面上工業機器人和協作機器人的主流品牌都將進入SRCI「朋友圈」,陸續支持與自動化系統的整合控制。其實整合機器人控制早已有自動化品牌試水,近兩年隨著機器人套用的爆發,對整合控制的需求才逐步顯現,而像西門子這樣的行業龍頭高調推進,更將明顯加速這一趨勢。我們認為,未來幾年整合機器人控制的自動化裝置市場將進入快速增長階段。

西門子SRCI整合機器人控制系統的合作品牌(來源:西門子官網)

什麽是整合機器人控制?

目前,工業或協作機器人與裝置的整合通常采用通訊連線,機器人和機械裝置分別由專用控制器和PLC控制,由通訊協定將兩個控制器連線,實作配合作業。這種場景下,機器人與裝置的控制相互獨立,使用不同的軟體系統;機器人本體配有專用控制器,如果整合商或裝置商二次開發,需要掌握機器人編程。由於各機器人品牌的控制系統、程式語言往往不同,整合不同品牌機器人需要的工作量大、難度高。

因此,整合機器人控制應運而生,主要是為了統一機械裝置和機器人的控制。主要有兩種方式,一種是保留機器人專用控制器硬體,以西門子為代表,其支持SRCI功能的PLC可以透過協定將機器人的控制指令解析、合並入TIA博途,使工程師能在西門子開發環境中控制上述合作品牌的機器人,而無需掌握專門的機器人程式語言。

另一種整合方式是取消機器人控制器硬體,直接采用帶有運動控制功能的自動化控制器,將機器人的各個軸視同於機械裝置的部件,由通用控制器統一控制。這一路線的代表性產品包括羅克韋爾的Unified Robot Control方案,貝加萊的Machine-Centric Robotics, 施尼德的PacDrive,歐姆龍的NJ501-R系列等。這類機器人的本體部份除了來自機器人廠商,還有很多裝置廠家或整合商自建的案例。

整合機器人控制市場發展正當其時

相比通訊連線方式,裝置與機器人整合控制有諸多優點。例如,取消專用的機器人控制器,節省控制櫃空間;整合控制更容易實作裝置與機器人的運動高度同步、達到更快節拍;多台機器人整合時,通用控制器「一帶多」,有效能和成本優勢;非標情境下整合商自制機器人,使用通用控制器開發特殊構型……等等。

不過,整合機器人控制其實並不是新概念,自動化和機器人品牌在這方面的合作能追溯到2015年,但反響不溫不火,直到近兩年隨著多家廠商的新動作,這一概念才逐步流行起來。除了其本身的效能優點,我們認為整合機器人控制的發展與當前市場環境密不可分,主要有兩個關鍵因素:

一是機器人的普及和規模化生產,使機器人成本下降,自動化裝置中對機器人的套用也愈加普遍。單台裝置中使用的機器人平均台數增加,對機器人和裝置的同步性、速度和精度等要求提高,依靠通訊連線的控制系統有時難以滿足效能要求,催生了對統一控制系統的需求。

二是機器人系統使用門檻高,在當前發達經濟體普遍面臨勞動力短缺、尤其是專業工程師極度缺乏的背景下,整合通用自動化和機器人控制系統,可以大大降低自動化使用門檻和人工成本。對整合商和裝置商來說,這不僅關系到前期開發,在後期裝置維修和服務環節中也至關重要。

需求爆發前夜,廠商競逐藍海

隨著機器人的普及和專業勞動力的持續短缺,從歐美市場開始,市場對整合機器人控制的接受程度明顯加速。不同身份的市場參與者紛紛進入這片藍海,發掘這項技術可以帶來的收益。

自動化廠家從中的收益最直接,不僅可以分享機器人控制器的蛋糕,還能透過配套機器人,為其伺服驅動器甚至電機業務增收;

裝置OEM也積極采用整合機器人控制,主要是看重相應的裝置效能提升,以及可以透過自建機器人本體節省成本、供應鏈可控,為使用者提供更完整的維保服務;

對機器人廠家來說,接入整合方案需要開放控制系統,但由此可以降低使用者使用門檻,增加其品牌競爭力;

對終端使用者而言,整合機器人的控制系統操作更便捷,在多機器人場景下具有效能優勢,因此也樂於選用整合方案。

因此,自ABB與貝加萊推出整合機器人控制以來,不僅多個一線自動化品牌力推整合控制器,機器人品牌也積極參與合作,還出現了專門提供機器人本體的廠商,在歐美市場頗受歡迎。裝置商中,以包裝機和非標自動化公司為代表的OEM持續推出整合機器人控制的機型,甚至將自制機器人構型標準化,成為可選的固定型號。

至於兩種整合方式(保留或取消機器人專用控制器),其適合的市場不同,各有優勢。比如,SRCI模式由於保留機器人控制器,可以更好地控制復雜機器人構型,例如六軸機器人。雖然目前市面上只有西門子的PLC支持SRCI,但其實這項功能是由Profinet開發和維護的一種開放標準,未來其他廠家也可能往這一方向發展,尤其是在通用PLC產品領域有優勢的自動化廠家。相反,取消機器人控制器的整合方法,由於依賴通用控制器的運控效能,更適合簡單重復的機器人動作,例如並線上器人的拾放操作,目前已有多個廠家提供這類解決方案。

Interact Analysis定期釋出工業機器人零部件市場研究報告。最新報告【裝置整合機器人零部件】將對整合機器人控制市場分機器人型別、分行業進行專門分析。該報告將於2024年7月釋出。有關整合機器人控制的更多資訊,歡迎下載報告樣本,或直接聯系我們。