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　　各式各樣機(jī)器人的特點(diǎn)及專業(yè)領(lǐng)域概要

　　國際性金屬加工網(wǎng)

　　先進(jìn)制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機(jī)器人行業(yè)典型研討會(huì)

　　機(jī)器人的表述布佐克類

機(jī)器人按ISO 8373表述為：邊線能固定或終端，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制、可多次重復(fù)程式設(shè)計(jì)、多功能多用處、尾端操作器的邊線要在3個(gè)或3個(gè)以上分量內(nèi)可程式設(shè)計(jì)的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。這里分量就是指可體育運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的軸。工業(yè)機(jī)器人按其結(jié)構(gòu)形式及程式設(shè)計(jì)坐標(biāo)系主要分類為下肢型機(jī)器人、終端機(jī)器人、水底機(jī)器人和座標(biāo)機(jī)器人等。按主要功能特征及專業(yè)領(lǐng)域分為終端機(jī)器人、水底機(jī)器人、清潔機(jī)器人、座標(biāo)機(jī)器人、沖壓機(jī)器人、術(shù)后機(jī)器人和民用機(jī)器人等。機(jī)器人學(xué)牽涉到機(jī)器人結(jié)構(gòu)，機(jī)器人聽覺，機(jī)器人體育運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，機(jī)器人感應(yīng)器，機(jī)器人通訊和人工智能等許多方面，相同用處的機(jī)器人牽涉到相同的學(xué)科，上面僅對(duì)這些機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行簡單介紹：

　　下肢型機(jī)器人

　　下肢型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)類同人的手臂，由幾個(gè)勒維岡縣，轉(zhuǎn)動(dòng)軸和Daye等6~7個(gè)分量組成。制造廠家主要有瑞典Manutec公司，瑞典KUKA，瑞典REIS,日本Motorman,日本Yaskawa和沈陽新松等。下肢型機(jī)器人的勒維岡縣和轉(zhuǎn)動(dòng)軸主要用伺服電機(jī)配幾乎沒有反向間隙的精密減速機(jī)或直驅(qū)力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而其控制系統(tǒng)其技術(shù)難度也很大。各廠家的下肢型機(jī)器人其結(jié)構(gòu)類同，主要差別在技術(shù)參數(shù),上面以瑞典Manutec公司的下肢型機(jī)器人為例介紹。

Manutec公司型號(hào)為r15-30的下肢機(jī)器人，額定阻抗30千克，最大可達(dá)到 75 千克，組織工作直徑1.3 米，多次重復(fù)功能定位精度小于0.04 mm ，極線的最大運(yùn)行速度高達(dá) 5.9 m/s，加速度高達(dá)23 m/s2和組織工作壽命20 年。能坐立式加裝，能是掉框形加裝，也能與水平線小于30度角的截葉加裝，不影響其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。r15能選裝防爆式的，也能選裝一級(jí)清潔式等。

　　r15-30主要特點(diǎn)是強(qiáng)度大連續(xù)性好和多次重復(fù)功能定位精度高，主要專業(yè)領(lǐng)域領(lǐng)域是其他廠家的下肢型機(jī)器人由于連續(xù)性和精度不夠無法專業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)域，而用 5 軸加工中心成本太高或無法勝任的組織工作。如磨齒，喪尸銑床，殼（腔）內(nèi)部銑床，磨，拋，切割和沖壓等。

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　　在Daye尾端能配力感應(yīng)器，來加工喪尸表面（如銑床，磨和拋）。兩個(gè)機(jī)器人也能與雙組織工作臺(tái)及各式各樣的雙轉(zhuǎn)軸協(xié)同并行體育運(yùn)動(dòng)。也能是兩個(gè)機(jī)器人協(xié)同并行組織工作，如兩臺(tái)機(jī)器人抓取鉆孔，以致兩臺(tái)機(jī)器人對(duì)該鉆孔進(jìn)行加工，兩臺(tái)機(jī)器人并行協(xié)同順利完成某一的加工軌跡。

　　其他廠家的下肢機(jī)器人主要專業(yè)領(lǐng)域在汽車沖壓和裝配等任務(wù)中。下肢型機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是能從相同角度相同方位來組織工作，速度快，組織工作效率高。但主要缺點(diǎn)是組織工作直徑小，阻抗小，價(jià)格高，專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)難度大和維護(hù)費(fèi)用高。

作為下肢機(jī)器人的簡化型機(jī)器人SCARA就是兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和兩個(gè)每邊體育運(yùn)動(dòng)軸，其特點(diǎn)是簡單，經(jīng)濟(jì)，適合組織工作空間小，阻抗小、高速搬運(yùn)。但它的價(jià)位高于座標(biāo)機(jī)器人，專業(yè)領(lǐng)域行業(yè)和數(shù)量非常小。

　　特種機(jī)器人

終端機(jī)器人就是能獨(dú)立自主終端或每邊樓梯的電動(dòng)汽車，主要用于制造當(dāng)晚貨物的獨(dú)立自主貨物運(yùn)輸和排危工作臺(tái)，或進(jìn)入有污染和放射的環(huán)境內(nèi)取樣及監(jiān)視等。還有許多終端機(jī)器人就是仿造許多動(dòng)物，用腿和爪騎行路的騎行機(jī)器人，如美國的民用狗，還處于適用階段。水底機(jī)器人與潛艇能獨(dú)立自主潛入水底順利完成對(duì)海上鉆井平臺(tái)的水底建筑、發(fā)電站的水底閘門、海底打撈等工程的錄像和監(jiān)視。清潔式機(jī)器人主要是穿上防護(hù)服的下肢型機(jī)器人，使其自身有良好的密封性，不把污垢帶入組織工作當(dāng)晚，自身也不會(huì)產(chǎn)生污垢，他們主要專業(yè)領(lǐng)域于電子器件，食品和藥品等制造中。國際性對(duì)清潔機(jī)器人的清潔度有明確的表述。民用機(jī)器人主要是小型終端車，遙控飛機(jī)或電子狗等，他們順利完成危險(xiǎn)場所的許多工作臺(tái)，如排雷，布雷，當(dāng)晚監(jiān)視，射擊摧毀某一目標(biāo)等。盡管目前服務(wù)機(jī)器人主要是玩具式的自治電動(dòng)汽車，在其上面裝有聽覺和超聲等裝置使其能在家里無碰撞終端，對(duì)相同邊線進(jìn)行照像，用來防盜，檢測(cè)煤汽泄露，無線發(fā)短信和接收指令，貨物運(yùn)輸物品等等。但未來服務(wù)機(jī)器人的功能會(huì)不斷增強(qiáng)，不斷深入到人們?nèi)债a(chǎn)生活的各方面。還有術(shù)后機(jī)器人，航天機(jī)器人，擠牛奶機(jī)器人和核電站專供機(jī)器人等專供機(jī)器人。

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　　座標(biāo)機(jī)器人

作為在各行各業(yè)中最廣泛專業(yè)領(lǐng)域的座標(biāo)機(jī)器人，它主要是以直線體育運(yùn)動(dòng)軸為主，各體育運(yùn)動(dòng)軸通常對(duì)應(yīng)座標(biāo)系中的X軸，Y軸和Z軸，一般X軸和Y軸是水平線內(nèi)運(yùn)動(dòng)軸，Z軸是每邊體育運(yùn)動(dòng)軸。在許多專業(yè)領(lǐng)域中Z軸上帶有兩個(gè)轉(zhuǎn)軸，或帶有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和兩個(gè)轉(zhuǎn)軸。在絕大多數(shù)情況下座標(biāo)機(jī)器人的各直線體育運(yùn)動(dòng)軸間的夾角為直角。

　　座標(biāo)機(jī)器人的組成

　　兩個(gè)典型的座標(biāo)機(jī)器人，它由X軸,Y軸,Z軸及驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。此外兩個(gè)完整的機(jī)器人系統(tǒng)還需要控制系統(tǒng)和手抓，上面分別予以介紹：

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　　直線體育運(yùn)動(dòng)軸: 也叫直線體育運(yùn)動(dòng)單元，它就是兩個(gè)獨(dú)立的體育運(yùn)動(dòng)軸，主要由支撐載體的鋁型 材或鋼型材和被加裝在型材內(nèi)部的直線導(dǎo)軌、體育運(yùn)動(dòng)滑塊以及作為帶動(dòng)滑塊做高速體育運(yùn)動(dòng)的并行帶組成。

　　體育運(yùn)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

座標(biāo)機(jī)器人的傳動(dòng)主要是通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)并行帶體育運(yùn)動(dòng)，并行帶帶動(dòng)直線導(dǎo)軌上的滑塊體育運(yùn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速低于600轉(zhuǎn)/分時(shí)通常選用步進(jìn)電機(jī)，否則選用交流伺服電機(jī)。

　　座標(biāo)機(jī)器人的控制系統(tǒng)

　　機(jī)器人要在一定時(shí)間內(nèi)順利完成某一的任務(wù)，比如每10秒內(nèi)順利完成一次搬運(yùn)組織工作。在順利完成抓取，加速體育運(yùn)動(dòng)，高速體育運(yùn)動(dòng)，減速體育運(yùn)動(dòng)，釋放鉆孔等同時(shí)，還要與相關(guān)的設(shè)備通過通訊或I/O口實(shí)現(xiàn)許多時(shí)序上的協(xié)同并行。另外在涂膠專業(yè)領(lǐng)域上，各體育運(yùn)動(dòng)軸要順利完成直線和圓弧插補(bǔ)體育運(yùn)動(dòng)。因此其數(shù)控系統(tǒng)要按具體專業(yè)領(lǐng)域要求來選定其控制軸數(shù)、I/O口數(shù)量和軟件功能。通常選用數(shù)控系統(tǒng)，PLC，工控機(jī)加體育運(yùn)動(dòng)控制卡和帶軸卡功能及I/O口的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來做控制系統(tǒng)。

　　座標(biāo)機(jī)器人的尾端操作器——Daye系統(tǒng)

根據(jù)其具體專業(yè)領(lǐng)域情況，其Daye系統(tǒng)可能是氣動(dòng)吸盤、氣動(dòng)夾取Daye、電動(dòng)夾取Daye、電磁吸取Daye、焊、膠、專供工具和檢測(cè)儀器等。在很多場合能一次抓取多個(gè)鉆孔。

　　很多廠家已開發(fā)出許多標(biāo)準(zhǔn)的直線體育運(yùn)動(dòng)單元及其組合，上面結(jié)合瑞典百格拉公司的產(chǎn)品來介紹座標(biāo)機(jī)器人的技術(shù)數(shù)據(jù)及專業(yè)領(lǐng)域。

　　龍門軸直線體育運(yùn)動(dòng)單元

　　直線體育運(yùn)動(dòng)單元和驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定不動(dòng)，而滑塊體育運(yùn)動(dòng)，主要用于水平線和垂直面上長距離體育運(yùn)動(dòng)。有標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品PAS41，PAS42，PAS43和PAS44。對(duì)應(yīng)的橫截面尺寸是40*40 mm，60*60mm，80*80 mm和110*110mm，單根標(biāo)準(zhǔn)長度是6000 mm、阻抗是10~200千克、多次重復(fù)功能定位精度0.05mm、最高運(yùn)行速度8米/秒，加速度是每秒4米。

抓取軸直線體育運(yùn)動(dòng)單元

　　驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滑塊固定在一平面上，直線體育運(yùn)動(dòng)單元本體體育運(yùn)動(dòng)，其導(dǎo)軌標(biāo)準(zhǔn)長度可達(dá)2400 mm。主要以垂直或水平進(jìn)入組織工作空間，用于貨物的抓取和搬運(yùn)等。其標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品有LM-A001到LM-A808等，對(duì)應(yīng)的尺寸是40*40 mm，60*60mm，80*80 mm到110*110mm，單根最大長度是3000 mm、阻抗是2~100千克、多次重復(fù)功能定位精度0.05mm、最高運(yùn)行速度8米/秒，加速度是每秒4米。

　　各式各樣結(jié)構(gòu)形式的2D和3D座標(biāo)機(jī)器人

利用標(biāo)準(zhǔn)的龍門式和抓取軸直線體育運(yùn)動(dòng)單元瑞典百格拉公司在過去的20多年中成功組合成了數(shù)百種結(jié)構(gòu)形式，相同行程和阻抗能力，相同加裝方式的機(jī)器人。其中針對(duì)相同專業(yè)領(lǐng)域要求還采取了多種加強(qiáng)形式來保證其強(qiáng)度，提高其變形能力，減少震動(dòng)和晃動(dòng)，提高壽命等。其常用的結(jié)構(gòu)形式有龍門式，懸臂式，掛臂式和掉框形等。

　　座標(biāo)機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)形式及主要特點(diǎn)

　　但針對(duì)各式各樣相同的專業(yè)領(lǐng)域，實(shí)際上能方便快速組合成相同維數(shù)，各式各樣行程和相同帶載能力的壁框形、懸臂式、龍門式或倒框形等各式各樣形式的座標(biāo)機(jī)器人。從簡單的二維機(jī)器人到復(fù)雜的五維機(jī)器人就有上百種結(jié)構(gòu)形式的成功專業(yè)領(lǐng)域案例。從電機(jī)到汽車等各行各業(yè)的自動(dòng)化制造線中，也是各式各樣的多臺(tái)座標(biāo)機(jī)器人和其他設(shè)備嚴(yán)格并行協(xié)同組織工作。能說座標(biāo)機(jī)器人幾乎能勝任所有的工業(yè)自動(dòng)化任務(wù)。上面是其主要特點(diǎn)：

◆任意組合成各式各樣樣式：每根直線體育運(yùn)動(dòng)軸最長是6米，其帶載能力從10千克到200千克。在實(shí)際專業(yè)領(lǐng)域中已有近百種結(jié)構(gòu)的座標(biāo)機(jī)器人，這些結(jié)構(gòu)也能任意組合成新的結(jié)構(gòu)等。

　　◆超大行程：因?yàn)閱胃堥T式直線體育運(yùn)動(dòng)單元的長度是6米，還能多根方便地級(jí)連成超大行程，所以其組織工作空間幾乎沒有限制，小到手機(jī)點(diǎn)膠機(jī)，大到18米長行程的切割機(jī)，8米長行程鉆銑床，6米*6米*3米的檢測(cè)機(jī)器人等。超大行程時(shí)要采用直線導(dǎo)軌和齒條傳動(dòng)方式。

　　◆阻抗能力強(qiáng)：單根直線體育運(yùn)動(dòng)單元的阻抗通常小于200千克。但當(dāng)采用雙滑塊或多滑塊連續(xù)性聯(lián)結(jié)時(shí)阻抗能力能增加5到10倍。當(dāng)把兩根或四根直線體育運(yùn)動(dòng)單元并排接起來使用時(shí)，其阻抗能增加2到4倍。當(dāng)采用多根多滑塊結(jié)構(gòu)時(shí)其阻抗能力可增加到數(shù)噸。

◆高動(dòng)態(tài)特性：輕阻抗時(shí)其最大運(yùn)行速度可達(dá)到每秒8米，加速度可達(dá)到每秒4米。使其具有很高的動(dòng)態(tài)特性，組織工作效率非常高，通常在幾秒內(nèi)順利完成兩個(gè)組織工作節(jié)拍。

　　◆高精度：按傳動(dòng)方式及配置在整個(gè)行程內(nèi)其多次重復(fù)功能定位精度可達(dá)到0.05mm~0.01mm。

　　◆擴(kuò)展能力強(qiáng)：能方便改變結(jié)構(gòu)或通過程式設(shè)計(jì)來適合新的專業(yè)領(lǐng)域。

　　◆簡單經(jīng)濟(jì)：對(duì)比下肢機(jī)器人，座標(biāo)機(jī)器人不僅外觀直觀且構(gòu)造成本低，程式設(shè)計(jì)簡單類同數(shù)控銑床，易培訓(xùn)員工和維修，使其具有非常好的經(jīng)濟(jì)性。

　　◆勝任復(fù)雜任務(wù)：采用帶有RTCP功能的五軸或五軸以上數(shù)控系統(tǒng)能順利完成非常復(fù)雜的噴涂，噴丸，檢測(cè)，加工等任務(wù)。

　　◆壽命長：座標(biāo)機(jī)器人的壽命一般是10年以上，維護(hù)好了可達(dá)20年。

◆專業(yè)領(lǐng)域范圍廣：能方便地裝配多種形式和尺寸的Daye，能勝任許多常見的組織工作，如沖壓、切割，搬運(yùn)、每邊料、包裝、碼垛、拆垛、檢測(cè)、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼和噴涂等任務(wù)。

　　座標(biāo)機(jī)器人的選型和保養(yǎng)

　　選型:

首先要根據(jù)阻抗大小，行程，組織工作節(jié)拍和組織工作空間的限制來選擇機(jī)器人的外形結(jié)構(gòu)。選好結(jié)構(gòu)形式后要根據(jù)行程和變形量等選擇每個(gè)軸的形式和型號(hào)。大阻抗和高沖擊力時(shí)能選擇由2根或4根體育運(yùn)動(dòng)軸組合成兩個(gè)復(fù)合體育運(yùn)動(dòng)軸。各體育運(yùn)動(dòng)軸間的裝配也很關(guān)鍵，不僅要保證其垂直度，更要考慮在各方向有足夠的抗沖擊力和變形。機(jī)器人要在幾秒內(nèi)順利完成兩個(gè)體育運(yùn)動(dòng)節(jié)拍，選擇的驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須有足夠的驅(qū)動(dòng)力，通常要比理論計(jì)算值高出100%。當(dāng)阻抗的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比大于12時(shí)，要選裝瑞典紐卡特公司的精密行星減速機(jī)。

　　在超高動(dòng)態(tài)和功能定位精度要求很高情況下，能選用直線電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。但直線電機(jī)的加裝和防護(hù)技術(shù)難度大，發(fā)熱量大，撞擊危險(xiǎn)性高和控制技術(shù)難度高，成本也高，所以要慎用。而其防護(hù)技術(shù)難度大和發(fā)熱量大目前在機(jī)床行業(yè)還是世界性難題。

　　加裝

　　機(jī)器人在加速和減速時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，而且通常每天要組織工作24小時(shí)，所以機(jī)器人必須被牢固地加裝在支架上。機(jī)器人的支架要有足夠的抗沖擊力，要有地腳，以保證在長期高速高動(dòng)態(tài)體育運(yùn)動(dòng)沖擊下，沒有任何晃動(dòng)。此外在加裝時(shí)要保證體育運(yùn)動(dòng)軸間的平行度、平面度和垂直度。

　　保養(yǎng)事項(xiàng)

通常機(jī)器人的每個(gè)體育運(yùn)動(dòng)軸在經(jīng)過一定長度的體育運(yùn)動(dòng)后要周期性的通過滑塊的注油孔給直線導(dǎo)軌加注潤滑油。根據(jù)機(jī)器人使用環(huán)境的相同和組織工作速度相同，其注油的周期也相同。在食品和玻璃切割等行業(yè)要選用帶防塵帶的體育運(yùn)動(dòng)軸和縮短注油周期，在有噴水的場合也要縮短注油周期。

　　專業(yè)領(lǐng)域和展望

每種機(jī)器人都有其特殊性和優(yōu)勢(shì)，適用某一的行業(yè)或工作臺(tái)。也有把下肢機(jī)器人加裝在大的直線體育運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上來擴(kuò)大組織工作區(qū)域和順利完成更多的任務(wù)。為了克服座標(biāo)機(jī)器人不易深入細(xì)長空間區(qū)域內(nèi)組織工作，瑞典百格拉公司成功組合成了多種結(jié)構(gòu)的懸臂式座標(biāo)機(jī)器人及在座標(biāo)機(jī)器人的Z軸上加上500mm的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和每邊升降軸，有時(shí)還在Z軸上加上兩個(gè)勒維岡縣和轉(zhuǎn)動(dòng)軸構(gòu)成5軸機(jī)器人，還把相同結(jié)構(gòu)形式的座標(biāo)機(jī)器人組合成多種集抓取，搬運(yùn)，處理和最后抓取運(yùn)走功能于一體的機(jī)器人工作中心。在瑞典就有大大小小50多家座標(biāo)機(jī)器人制造企業(yè)，他們20多年的努力使得座標(biāo)機(jī)器人比下肢式機(jī)器人有更廣泛的專業(yè)領(lǐng)域。例如在西方發(fā)達(dá)國家被廣泛用來執(zhí)行沖壓、搬運(yùn)、每邊料、包裝、碼垛、拆垛、檢測(cè)、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、涂膠和切割等一系列組織工作。深受包裝機(jī)械

　　、印刷機(jī)械、汽車工業(yè)、食品制造工業(yè)、藥品制造工業(yè)、電子工業(yè)、機(jī)器制造業(yè)和化妝品制造等行業(yè)的好評(píng)。隨著自動(dòng)化程度、環(huán)保要求、衛(wèi)生規(guī)定、制造效率、人員素質(zhì)和人工費(fèi)用的提高，座標(biāo)機(jī)器人在中國也必將被各行各業(yè)廣泛采用。

　　( 文章來源：互聯(lián)網(wǎng) )

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　　23-01-04

　　優(yōu)傲預(yù)測(cè)：2023年協(xié)作機(jī)器人市場五大自動(dòng)化趨勢(shì)（上）

　　22-12-30

　　ABB機(jī)器人超級(jí)工廠在滬正式開業(yè)

　　22-12-29

　　新能源鋰電制造背后的未來“智造主力”— AMR工業(yè)終端機(jī)器人

　　22-12-29

　　igus軸承：全球首款全自動(dòng)工業(yè)干式清潔機(jī)器人升級(jí)啦！

　　22-12-28

　　易格斯2023：堅(jiān)持創(chuàng)新與合作，走綠色可持續(xù)發(fā)展之路

　　22-12-21

　　322臺(tái)，中國機(jī)器人密度超越美國

　　22-12-19

　　工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化行業(yè)的十大趨勢(shì)

22-12-19

　　ABB超級(jí)工廠用機(jī)器人制造機(jī)器人

　　22-12-19

　　全球知名機(jī)器人制造商Universal Robots入駐igus的RBTX低成本自動(dòng)化市場

　　22-12-16

　　高性價(jià)比的貼標(biāo)機(jī)器人榮獲2022年ROIBOT獎(jiǎng)冠軍

　　22-12-16

　　igus收購Commonplace Robotics的大部分股份，大幅提升創(chuàng)新能力

　　22-12-16

　　深化產(chǎn)教融合，培養(yǎng)“智造”人才 | 庫卡機(jī)器人助力現(xiàn)代教育再上一層樓

　　22-12-16

　　英特爾助力機(jī)器人產(chǎn)業(yè)升級(jí)，“機(jī)器聽覺+”將行之何方？

　　22-12-15

　　FANUC產(chǎn)品推薦

　　22-12-14

　　北京發(fā)那科： 智造無限 . 發(fā)啟未來

　　22-12-14

并聯(lián)機(jī)器人在3C領(lǐng)域零部件加工的應(yīng)用

　　22-12-13

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