并联机器人如何优化,简化电子制造流程（并联机器人如何优化,简化电子制造流程设计）

并联机器人相对较小，用于食品和药品包装以及电子设备组装。并联机器人具有出色的精度和高速性能，非常适合这些应用。此类机器人的并联运动学使其能够快速、准确地移动，同时也赋予其蜘蛛般的外观，与关节臂机器人完全不同。

并联机器人通常安装在天花板上，从上方操作移动装配和包装线。这类机器人的工作体积比关节臂小得多，进入密闭空间的能力也非常有限。也就是说，在装配过程中对包括半导体器件在内的精密工件——进行高精度加工时，刚性和重复精度是此类机器人的有利条件。

并联机器人背景知识

工业机器人大致可分为移动机器人、串联机械手或并联机械手。

移动机器人包括自动地面车辆(AGV) 和自动叉车，它们经过编程可在工厂和仓库中移动物料。

被归类为串联机械手的机器人具有一系列运动连杆，将固定底座连接到末端执行器；其中包括关节臂和线性机器人。由于每个连杆的刚度和位置精度取决于前一个连杆，因此连杆距底座越远，串行机械手的精度和刚度越低。虽然也有例外，但这种结构往往会将六轴机器人的精度限制在几毫米……而在快速移动到新位置并停止后，其末端执行器会先振荡一段时间再稳定下来。

一种与并联机器人具有许多相同应用的串联机器人是选择性柔顺关节臂或SCARA 机器人。该机器人在机械上非常简单，具有两个旋转关节，因此它们的轴彼此平行并与第三个线性轴平行。两个旋转关节提供单个平面中的X - Y 定位，而第三个线性轴提供Z 方向的运动。虽然SCARA 可能不具备并联机器人的精度，但它的成本相对较低，即使在狭小的空间内也能相当快地执行任务。

并联机器人是具有三个平行四边形的并联机械手，同时连接到末端执行器末端的刚体。每个平行四边形的底座都可以相对于机器人底座以一个自由度驱动。并联机器人通常安装在天花板上并在传送带或工件上方运行。

与串联机械手相比，并联机械手（包括并联机器人）的机器人具有多个将末端执行器连接到底座的运动连杆。这种形式的机器人的结构比串联机器人更坚固、更刚性、更轻。这种轻质、刚性的结构使并联机器人能够快速加速并实现非常短的操作周期。另一种类型的并联机械手是Stewart 平台或六爪机器人；这种类型的机器人具有最高的刚度、精度和速度。 —— 通常用于精密光学应用中实时校正振动。

通常，并联机器人的每个平行四边形由旋转电机以线性驱动方式驱动。 （IgusDrylin 系列低成本并联机器人使用不太常见的线性驱动配置）。平行四边形耦合限制末端执行器的平移。这使其具有与三轴线性机器相同的运动程度，但结构更坚固、更轻。这种配置的另一个优点是驱动电机的主体位于（通常安装在天花板上）底座中，因此机器人的所有运动部件均由轻型结构驱动。一些并联机器人在末端执行器上串联安装了额外的旋转轴，以提供四轴、五轴或六轴运动。

并联机器人应用概述

并联机器人广泛应用于食品和药品包装的电子组装和拾放应用。当并行机器人在一个或多个传送带或移动装配平台上工作时，工件被传送或以其他方式运输到机器人的工作范围内。然后，视觉系统识别零件的准确位置和方向，以引导机器人何时何地抓取零件或以其他方式操纵零件。

图：这款伺服电机驱动的并联机器人以每分钟200 圈的速度在三个自由度(DOF) 和一个旋转轴上移动。控制器可以以2 毫秒的响应时间控制这些机器人的轴，以与传送带和其他任务同步。事实上，另一个并行器是Quattro。该机器人有四个而不是三个平行四边形连接到底座和末端执行器，以在高速下实现高刚性和定位精度。 （图片来源：欧姆龙自动化）

因此，并行机器人可能会抓取一个物品，然后将其移动到所需的位置。接下来，机器人可以将物品投放到目标位置和方向。例如，并行机器人可以从传送带上随机抓取电子元件，并将它们组装到电路板上，然后将其送入第二传送带上的工作单元。

多个并行机器人通常沿着一条生产线同时工作，具有两条平行且连续移动的传送带，执行即时拾取和放置操作。中央控制系统将协调该设备的系统——，该系统严重依赖机器视觉来告知机器人具体的控制路径。每个单独的拾取和放置操作只需几分之一秒即可完成。

通过多个并行机器人同时运行，可以实现非常快速的组装和包装。

电子制造业特有的并联机器人的使用

电子制造业依靠并行机器人来运输和搬运印刷电路板(PCB) 和组件、PCB 组件和设备组件。

PCB 由非导电基材和铜层分层。电路布局通常通过平版印刷在板上；然后用化学方法蚀刻掉剩余的铜层。然后应用非导电阻焊层，以防止紧密定位的组件和铜迹线之间出现焊料桥接。 PCB 组装包括放置、焊接通孔或表面贴装(SMT) 元件。较旧的PCB 仅使用通孔元件，但如今这种情况已不太常见。通孔元件的引线插入电路板的孔中，并焊接在电路板的背面，以获得更大的机械强度，但这个额外的步骤使组装更加困难。难怪目前绝大多数小型元件都是SMT元件；因为这类元件更适合高度自动化的批量制造。换句话说，对于电容器、变压器和连接器等较大元件，通常仍然需要通孔安装。

对于这两种类型的PCB 元件安装，并行机器人辅助的机器视觉能够在元件安装到电路板上之前检查元件的变化和方向。为了实现高吞吐量，机器人取放头可以设计为同时处理多个组件。一个机器人末端执行器还可以涂抹焊膏，而另一个机器人则可以用于加热已安装的组件并进行电气连接。除此之外，还可以通过波峰焊接技术连接组件……虽然此类机器价格昂贵……但最适合大规模生产。对于插入机来说体积太大的组件通常需要手动组装到半导体板上，从而导致成本更高。对于组件之间难以到达的位置，也可能需要手动施加焊料。

对于后者，并联机器人可以代替手动操作来放置较大的部件并在这些部件之间执行焊接操作。

与线性拾放机器相比，并联机器人的成本也低得多，并且更容易配置。毕竟后者又大又重——类似于数控机床。线性系统很难移动，并且以后可能需要昂贵且耗时的重新校准。相比之下，并联机器人体积小、重量轻，可以相当频繁地重新定位。安装在新位置后，并联机器人只需运行简单的自校准程序即可恢复正常运行。

图6：一些并联机器人通过五个轴移动来定位各种类型的物体。本文所示的IRB 365能够以每分钟120次的速度对1公斤重的产品进行分拣、送料、拾取、定向和放置——，以满足高通量、高效率生产设施的要求。在名为OmniCore 的紧凑型并行机器人控制器的控制下，该系统可实现高性能运动控制、数字连接和一千多种编程功能。 （图片来源：ABB）

并联机器人有多种选择。与大多数主要生产关节臂机器人的工业机器人制造商不同，Codian Robotics 专注于并联机器人。该供应商的并行机器人的有效负载范围为1.5 公斤至125 公斤，可以执行从微型电子元件到许多大型设计的转移任务。三菱电机使用Codian 并联机器人和三菱控制器。

ABB 的并联机器人品牌为FlexPicker。现有产品型号为IRB 360，是一款末端执行器串联两个辅助旋转轴的并联机器人，可实现五轴运动。这种类型的机器人针对拾取和放置操作进行了优化。

Fanuc生产两个系列的并联机器人。 M 系列包括用于组装小零件（最常见的电子产品）的小型机器人以及较大的机器人。 M 系列机器人包括三轴、四轴和五轴配置。 DR-3iB系列机器人是用于分拣和包装的大型四轴机器人，运动速度高达5.5 m/s，有效负载高达8 kg。

结论

并联机器人在电子制造业中实现经济且灵活的自动化。这些机器人通常比其他机器人和自动拾放机提供更高的速度和灵活性。