精度优势对于协作机器人到底有多重要？
随着智能制造的不断发展，机器人技术逐渐渗透到越来越多的行业领域，尤其是在精密制造、电子产品装配和高精度加工等领域，机器人的应用需求正在不断提高。作为自动化工具，协作机器人以其安全、轻便和易于部署的特点，成为了许多行业的理想选择。
然而，也是因为这些特点，导致协作机器人在大多数人的脑海中留下了“刚度低”、“精度不足”的刻板印象，在许多对精度要求非常高的工业场景中，机床和工业机器人依旧是首选作业工具。
机器人定位精度是评估机器人性能的关键指标，通常包括重复定位精度和绝对定位精度。
一般情况下，受机器人连杆等零件的加工和装配误差、连杆和关节的柔性变形误差、传动误差和机器人工作环境等多个因素影响，机器人通常重复定位精度很高，但绝对定位精度差。
而且由于协作机器人关节刚度小，受其自重和末端负载的影响柔性变形大，在上述误差影响之下，会进一步降低其绝对定位精度，严重制约了其在高精度制造等领域的应用。
在工业机器人应用中，绝对定位精度往往涉及到机器人运动轨迹的精度。
例如，在电子产品的装配过程中，尤其是在涂胶环节，涂胶的精确度直接影响到电子产品的三防属性（防水、防尘、防震）。以智能手机、平板电脑、笔记本电脑等高端电子产品为例，这些设备的密封性能需要满足一定的IP等级要求。为了实现三防的效果，涂胶工作必须精确到每一毫米，甚至每一微米。
据MIR睿工业数据显示，2023年全球协作机器人销售规模约5.5万台，2024年预计销售规模超7万台，市场发展前景不可限量。
2015-2028E全球协作机器人销售规模及预测（单位：千台）
（数据来源：MIR DATABANK，《2024年全球协作机器人产业发展白皮书》）
可以看到，如果能在协作机器人本身的优势基础上赋予其超高精度功能，协作机器人将拥有更大的市场增量空间。
在这种背景下，ABB GoFa™协作机器人系列今年全新推出了Ultra Accuracy（超高精度功能选项），凭借其超高的路径精度，成为了市场中的一个亮点产品。其绝对定位精度可达到小于±0.1mm，路径精度更是能够达到±0.03mm，高于普通协作机器人十倍之多。
如何实现绝对定位精度？
据研究，目前学术上提高绝对定位精度主要有误差预防法和参数标定法两种途径。
现在市场上绝大多数机器人都采用参数标定法，通过先进的测量技术辨识机器人实际运动学参数，并修正控制器中的参数或增加一些控制算法以提高绝对定位精度。相对于误差预防法，参数标定法操作简单、便于实现，可在线补偿定位误差。
GoFa Ultra Accuracy利用传感器和ABB优越的运动控制软件，通过实时反馈和动态修正大幅提高了机器人系统的定位精度，使得GoFa协作机器人的路径精度达到了行业领先的水平，能够在高速运动或复杂操作中实现±0.03mm的精确度，最大化减少误差。
为了确保机器人能达到最高的点精度和轨迹精度或者完全以编程设定的动作运动，通常会对机器人进行零点标定。市面上大多数机器人在开机找零位时，由于部件性能不足、传感器反馈不足等问题的存在，会出现校准前“抖动”的现象。
而ABB GoFa协作机器人可以 “无抖动”帮助确定机器人各关节的机械零点位置，确保机器人能够准确地执行任务。
目前，普通的工业机器人做完标定后，绝对定位精度只能达到0.2mm，而配置有Ultra Accuracy的GoFa协作机器人却可以达到0.1mm。
仿真与现实重合的底层技术：运动控制
机器人运动控制是通过计算机对机器人进行指令控制，以实现预定的运动轨迹和精度。但当机器人实际开始运动时，受速度、负载、摩擦力等因素影响，可能与预设的路径轨迹产生偏差。
例如，当不同的机器人在走直线时，在速度20%、50%、80%的时候的轨迹是不一样的，这就会导致有些品牌的机器人，在调试阶段（慢速）可能并不会撞到障碍物，但到真正开始高速工作时，就会出现碰撞。
GoFa协作机器人由ABB的OmniCore™控制器驱动，得益于ABB的TrueMove和QuickMove技术（ABB具有自主知识产权的核心运动控制技术），结合它的智能扭力和位置传感器，能确保高精度表面处理、拧紧、装配和测试任务所需的平稳运动，使得在不同速度能够达到同样的轨迹。
此外，为了使仿真模拟与现实能高度匹配，进一步提升协作机器人的轨迹精度，ABB将Ultra Accuracy（超高精度功能选项）和RobotStudio®（机器人仿真和离线编程软件）结合，实现了应用程序的离线编程，仿真与现实之间的匹配率高达99％，无需进行修饰，保证了精确高效的实施。
高精度协作机器人的市场定位
随着协作机器人在超高精度上的不断进步，将来毋庸置疑会进入更多尖端领域。
如上述已经提到过的，在消费电子产品的制造中，防水、防尘和防震已成为标配要求，涂胶、粘合、密封等对路径精度要求极高环节都可以引用高精度协作机器人。
此外，在汽车制造行业中，激光焊接和零部件装配都需要高度精确的路径控制。无论是在装配过程中，还是在进行高精度的点焊、线焊等任务时，高精度协作机器人都能够减少接缝缺陷，提高焊接质量。
在航空航天和金属加工等高精度制造领域，特别是在复合材料的层压、精密切割和零部件加工中，高精度协作机器人能够在进行复杂的切割、雕刻、钻孔等操作时，使工具始终保持在预定轨迹上。
在3D打印构建原型时，增材层的精确定位至关重要。确保每一层材料都能够精确地叠加，并遵循设计轨迹，是3D打印精度的重要保证。
通过以上各个行业的痛点分析，我们可以看到超高精度协作机器人在多个高精度领域的应用优势。ABB GoFa Ultra Accuracy作为突破性的超高精度产品，成功推动了协作机器人进入高精度应用领域。它不仅弥补了传统协作机器人在精度上的局限，满足了精密制造、复杂装配和高难度加工等任务中的严苛要求，更增加了更多行业人机协作的可能。
结语
随着制造业对自动化、智能化和高精度要求的不断提升，超高精度协作机器人正逐步填补传统工业机器人的空白。
GoFa协作机器人系列推出的 Ultra Accuracy，标志着协作机器人向更高精度、更高灵活性和更广泛应用领域的跨越。它为企业带来的不仅仅是生产效率的提升，更是制造业整体竞争力和创新能力的持续增强。随着市场需求的增长，超高精度协作机器人将在未来的智能制造浪潮中占据越来越重要的位置，推动协作机器人进入一个全新的智能化、精密化时代。
