人機(jī)共舞的協(xié)作機(jī)器人

隨著我國人口紅利的消失以及《中國制造2025》規(guī)劃的出臺(tái)，中國已連續(xù)3年成為全球最大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的機(jī)遇。

但目前工業(yè)機(jī)器人還存在著不少問題：①機(jī)器人基本靠離、在線編程完成預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作，智能化程度不高；②由于環(huán)境自適應(yīng)性差、結(jié)構(gòu)笨重、運(yùn)行噪音大，為保證安全機(jī)器人基本工作在隔離網(wǎng)內(nèi)，缺少人機(jī)交互；③機(jī)器人安裝調(diào)試周期長，不適應(yīng)企業(yè)對(duì)客戶的快速響應(yīng)和市場(chǎng)變化；④機(jī)器人成本較高，企業(yè)一次性投入負(fù)擔(dān)比較重。

為此，美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家把開發(fā)能與人類協(xié)同工作的下一代協(xié)作性機(jī)器人作為主攻方向，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主感知、規(guī)劃、學(xué)習(xí)、和決策能力，使機(jī)器人能夠根據(jù)環(huán)境與任務(wù)的變化，執(zhí)行正確的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器人協(xié)調(diào)工作。

協(xié)作機(jī)器人

接近傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人沒有外圍設(shè)備，但是人們一般無法獲得它們。與之相反，協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)用于在運(yùn)行時(shí)與人安全互動(dòng)，緩慢而優(yōu)雅地移動(dòng)。

根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)TS 15066的定義，協(xié)作機(jī)器人是一種能夠用在協(xié)作環(huán)境中的機(jī)器人，協(xié)作操作意味著機(jī)器人和人在定義的工作空間內(nèi)同步工作，進(jìn)行生產(chǎn)操作(這不包括機(jī)器人 + 機(jī)器人系統(tǒng)或同地協(xié)作、在不同時(shí)間進(jìn)行操作的人與機(jī)器人)。定義和部署協(xié)作機(jī)器人，可預(yù)測(cè)機(jī)器人的實(shí)體部分(如實(shí)際功能擴(kuò)展，比方說激光)與操作員的潛在沖突。更重要的是，這會(huì)利用傳感器來確定操作員的精確位置和速度。

協(xié)作機(jī)器人制造者必須在機(jī)器人系統(tǒng)中實(shí)施高水平的環(huán)境感應(yīng)和冗余，以便快速探測(cè)和防止可能的沖突。集成式傳感器與控制單元連接，將可傳感機(jī)器人臂與人或其他對(duì)象的迫在眉睫的沖突，控制單元將立即關(guān)閉機(jī)器人。如果任何傳感器或其電子電路故障，機(jī)器人也將關(guān)閉。

人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的主要優(yōu)勢(shì)

人機(jī)協(xié)作機(jī)器人具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：①通過多傳感器融合，提高機(jī)器人智能水平，使編程更加簡(jiǎn)單，提高環(huán)境適應(yīng)性；②結(jié)構(gòu)靈巧、低功耗、低噪聲，無需安全圍欄實(shí)現(xiàn)人機(jī)并肩工作；③小型、輕巧、可移動(dòng)、安裝方便、即插即用，為用戶降低成本和時(shí)間；④使用范圍廣，不僅可以用在工業(yè)制造領(lǐng)域，也可以用在家庭服務(wù)、休閑娛樂場(chǎng)合。

人機(jī)協(xié)作機(jī)器人

德國DLR、美國NASA等機(jī)構(gòu)從20世紀(jì)80年代開始研究空間機(jī)器人，并將此輕量、靈巧的機(jī)器人應(yīng)用推廣到民用領(lǐng)域 丹麥Universal Robots推出的三款系列UR 機(jī)器人是目前協(xié)作機(jī)器人商業(yè)化最好的，并且發(fā)展迅速，這種機(jī)器人重量很輕，易于安裝，具有非常直觀的編程功能。ABB的人機(jī)協(xié)作雙臂工業(yè)機(jī)器人YuMi，采用雙臂設(shè)計(jì)具有視覺和觸覺傳感器．每個(gè)手臂有7個(gè)軸并以軟性材料包裹， 可以擴(kuò)大工作范圍精度達(dá)到0．02mm，同時(shí)配備力傳感，只要碰到人類可在幾毫秒內(nèi)停止，可在開放環(huán)境中與人類一起工作。KUKA的LBR iiwa有7個(gè)軸，能夠在適"-3位置進(jìn)行操作和柔順控制，其所有的軸中都具有高性能碰撞檢測(cè)功能和集成的關(guān)節(jié)力矩傳感器。

協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)機(jī)器人有什么不同？

本質(zhì)上講，協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)機(jī)器人之間并沒有非常大的不同，只是基于不同的設(shè)計(jì)理念生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，在協(xié)作機(jī)器人發(fā)展初期，很多都是從傳統(tǒng)機(jī)器人的基礎(chǔ)上改造的。

如果非要找不同，第一個(gè)不同是這兩種機(jī)器人所面向的目標(biāo)市場(chǎng)不一樣，這個(gè)前面已經(jīng)解釋過，不再贅述。

第二個(gè)不同點(diǎn)是二者替代的對(duì)象不一樣。以傳統(tǒng)機(jī)器人為主的自動(dòng)化改造是用生產(chǎn)線代替生產(chǎn)線，機(jī)器人做為整個(gè)生產(chǎn)線中的組成部分，很難單獨(dú)拿出來，如果某個(gè)環(huán)節(jié)的機(jī)器人壞了，在沒有設(shè)計(jì)備份的情況下，整個(gè)產(chǎn)線可能要停工。而協(xié)作機(jī)器人的獨(dú)立性很強(qiáng)，它代替的是單獨(dú)的人，二者之間可以互換，一個(gè)協(xié)作機(jī)器人壞了，挪開找個(gè)人代替就好了，整個(gè)生產(chǎn)流程的靈活性非常高。

推動(dòng)機(jī)器人的AI處理技術(shù)至邊緣計(jì)算

無論是傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，還是當(dāng)今最先進(jìn)的協(xié)作機(jī)器人(Cobot)，它們都要依靠可生成大量高度可變數(shù)據(jù)的傳感器。這些數(shù)據(jù)有助于構(gòu)建更佳的機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)和人工智能(AI)模型。而機(jī)器人依靠這些模型變得“自主”，可在動(dòng)態(tài)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中做出實(shí)時(shí)決策和導(dǎo)航。