工业机器人安装量再破大关，多方案应用为智能应用落地保驾护航

    近日，国际机器人联合会（IFR）发布了《世界机器人2021工业机器人》，尽管全球新冠大爆发，新机器人的销量仍小幅增长。其中2020年全球出货量为384000台，有71%的工业机器人部署在了亚洲，其中中国的安装量增长了20%，出货量为168400台，是有记录以来单个国家的最高数值。运营库存达到943223套，增长21%，2021年将突破100万台大关。

    如此高的增速，与我国制造业的数字化和智能化转型方针不无关系。2019年的政府工作报告中我国首次提出了“智能+”的概念，并将智能制造确定为了国家经济发展新动能的重要发展路线，工业机器人的大规模应用正是智能制造产业升级需求的体现。

    虽说制造业智能化的“头部大方向”已定，但转型升级并不是引入工业机器人后的一朝一夕就能完成：怎样保证人与机器人协作时的安全问题，如何维护机器人长期使用健康以减少停机……只有夯实了每一步，才能让智能工业走得又快又远。

    构筑安全人机协作系统，精准定位很重要

    在尚未实现完全的自动化生产之前，人机协作将成为工业生产的重要模式。凭借着其易用性和灵活性，协作机器人可以无缝接入到制造业和物流领域中，这也对其定位精准度提出了挑战——更高的精准度不仅可以保证机器人本身的性能安全，还能使机器人与周围环境高度配合，保障周围人与物的安全。

    应对这一趋势，基于异性磁阻(AMR)技术的角度传感器可以很好地解决上述挑战：基于AMR理念的传感器的材料电阻率取决于相对于电流方向的磁化方向。 AMR传感器在饱和状态下工作，因此外部磁场对电阻变化起决定作用。外部磁场和电流方向平行时电阻最大，施加磁场与载流透磁合金的平面垂直时电阻最小。两个独立的惠斯登电桥配置以彼此呈45°的方式排列时，可实现角度传感器，其正弦和余弦输出取决于外部磁场方向。此配置可提供具有180°绝对测量范围的传感器。借助ARM传感器，不仅可实现高角度精度，而且可获得非常小的传感器子系统，并且能够在电机总成内定位传感器。

AMR工作原理

    亚德诺半导体（ADI）推出的ADIS16470系列高性能IMU，集成一个定制型混合信号调理IC以及采用各向异性磁阻技术（AMR）的检测元件，可在广泛的电机应用中实现直接、非接触式和无磨损的角度测量。借助高精度位置反馈信息，可提高电机换向效能，改进对扭矩和速率性能的控制，在低转速应用中尤其如此。该三轴MEMS加速度计和陀螺仪提供6自由度(DoF)检测，并注重工业"运动物联网"的需求及其对精准地理定位的需求。其性能令系统能精确地表征运动，不受湍流、振动、风、温度和其他环境干扰，从而实现更精准的导航和引导和/或仪器稳定度，保障人机协作安全。

    机器人的健康“预防针”，状态监测如何优化维护方案

    《黄帝内经·灵枢·逆顺》曰：“上工治未病，不治已病。”——古老的东方典籍高度概括了几千年后的状态监测（CbM）理念，即为对工业设备状态通过持续监测实现预测性、基于状态的维护策略。传统的工厂运营中，机器是按照计划进行维护的，延迟维护可能会带来工厂停产的风险；但如果以设备状态信息与处理技术及维修分析决策技术为核心，对设备进行各种参数测量，则可以随时反映设备实际状态并进行预测性维护。有行业报告数据显示，机器状态监测一年可以帮助降低12%的维修成本，并将机器可用性大幅提高至92%，基于状态的维护还可以减少约25%的意外故障，修理和检修时间降低几乎一半，备件的库存也可以减少20%。

    正如中医号脉一样，工业机器人也有一种特定的脉象——机器振动，实现实时声学和振动数据分析是一种重要的基于状态的系统监测方法。ADI在工业状态监测应用中率先推出了多个系列的高性能MEMS加速度计产品。例如，ADXL100x系列单轴加速度计针对工业状态监控应用而优化，测量带宽高达50kHz，g值范围高达±100g，并且拥有超低的噪声性能，旋转机械中发生的主要故障（如套筒轴承损坏、对准误差、不平衡、摩擦、松动、传动装置故障、轴承磨损和空化）都在ADXL100x系列状态监控加速度计的测量范围以内。

    此外，完整的振动检测系统ADcmXL3021还将高性能振动检测和各种信号处理功能相结合，借助宽带宽（3dB平坦度内为DC至10kHz）和典型超低噪声密度(26µg/√Hz)可以跟踪许多机器平台上的振动信号，可简化状态监测系统中的智能传感器节点开发。

    在结合人工智能（AI）价值后，这些振动数据将进一步发挥更大的价值，这就是ADI的OtoSense™人工智能驱动的传感解译平台。它支持计算机听觉，让计算机能理解设备发出的声音和振动主要指标，能在问题变得严重之前确定工厂机器或汽车发动机中的潜在问题。

OtoSense系统

    结语

    工业机器人被称为“制造业皇冠顶端的明珠”，是智能工业实现过程中的重要工具和助力。根据德邦证券研报显示，到2023年，我国工业机器人市场规模将突破100亿美元。ADI具备丰富的工业专业知识和先进技术积淀，从灵活制造和机器健康到更安全、更高效的机器人和协作机器人，帮助企业在智能工业道路上走得更远。